基于可控变形区的侧壁镦锻成形工艺研究
发布时间：2022-02-14 18:26
实现轻量化结构的途径之一是零部件的紧凑化设计与功能集成,这导致零件结构的复杂程度提高,进而对塑性加工工艺提出了新的要求。在此背景下,板料体积成形工艺（Sheet Bulk Metal Forming,SBMF）逐步发展起来。该工艺融合了冲压成形与体积成形各自的优势,在成形非等壁厚或功能特征集成的结构零件时,可有效缩短工艺链,提高成形精度并节约生产成本。然而,在侧壁镦锻成形过程中,仍存在失稳折叠、填充不满和载荷陡增等工艺难点。为克服上述问题,本文开展了系统的研究工作,具体包括:（1）提出了一种基于可控变形区的侧壁镦锻成形技术（Upsetting with Controllable Deformation Zone,U-CDZ）,可有效克服长细比（侧壁高度与厚度之比）限制,避免传统侧壁镦锻增厚工艺易出现的失稳折叠缺陷。通过引入反顶油缸,搭建了可控变形区侧壁镦锻成形实验平台,实现工件、凸模、凹模和反顶凸模之间的相对运动。基于上述相对运动,侧壁材料在成形过程中从保持型腔逐渐挤入成形型腔;优化模具结构和反顶凸模背压,形成稳态变形区,实现了侧壁材料的渐进镦锻成形。以薄壁外齿件为例,验证了可控变形区...
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
板料体积成形工艺潜在的工业应用及TCRC项目的实验目标件[13]
第一章绪论5积成形工艺与拉深、整形、弯曲、翻边等板料成形工艺相结合来实现。图1-3板料体积成形工艺分类及其特点[28]Fig.1-3Classificationandcharacteristicsofsheet-bulkmetalformingprocesses[28]图1-4基于工件截面的板料体积成形分类[29]Fig.1-4ClassificationofSBMFprocessesbasedoncross-sectionsofproducts[29]Wang等[15]依据工艺复合的方式，将板料体积成形工艺分为单一工艺和复合成形工艺，其中，单一工艺包括挤压（凸台类零件）、旋压（轴对称内齿件）、塑性连接（管-管连接、管板连接等）；复合成形工艺包括拉深镦粗复合成形工艺（侧壁增厚或者外齿件）、弯曲拍扁复合成形工艺（非等厚定制板、圆角强化等）、拉深挤压复合成形工艺（阶梯型壁厚、侧壁功能特征成形）、拉深反挤压复合成形工艺（凸台成形）、精冲锻造复合成形工艺（阶梯孔）等。板料体积成形的主要目的是实现局部特征的成形，包括功能特征和局部增厚，如
上海交通大学博士学位论文8理，首先通过弯曲预成形在目标增厚区聚集更多的板料，再利用平板压缩达到局部增厚的目的。该定制板应用于方形盒的拉深成形，将其成形极限高度由传统成形的21.3mm提高至28.3mm。局部区域压缩减薄使材料流向指定区域，也是提升成形性、优化材料厚度分布的有效方案。如图1-8所示，在Nakano等[39]的研究中，直径小于工件的凸模对板材进行局部压缩，在外围板料弯曲的同时，材料在底部圆角区域积聚，并在拉深过程中实现直角拉深成形，该工艺方法还扩展至离合器毂体的成形[40]。图1-7两阶段板料周向位置局部增厚:(a)拉深(b)压缩[37]Fig.1-7Two-stageformingofcirculartailoredblankhavinglocalthickening:(a)Drawing(b)Compression[37]图1-8小圆角齿轮毂拉深成形[39]Fig.1-8Formingofgeardrumwithsharpbottomcorner[39]除了在成形前预制非等厚的坯料以提升拉深性能，在成形过程中或成形后局部压缩实现材料的非等厚分布也是可行的方案。Hirasawa等[41]采用多动压机，在翻边的同时压缩靠近圆角内侧的底部区域，材料流向侧壁区域，实现小圆角翻边，进一步
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金实心凸起结构板锻造成形工艺[J]. 董文正,张存园,林启权,王志刚. 中国有色金属学报. 2017(11)
[2]TC11钛合金构件冲锻成形工艺[J]. 杨文华,吉卫,周朝辉,郝爱国,赵建斌. 锻压技术. 2017(09)
[3]轻量化材料驱动汽车未来 记“2014中国汽车材料系列论坛”[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2014(10)
[4]台阶式凸模精冲工艺分析及数值模拟[J]. 卫万周,向华,庄新村,赵震,黄新华. 塑性工程学报. 2012(01)
[5]航空连接件冲锻成形工艺模拟及优化[J]. 惠文,李萍,王刚. 武汉科技大学学报. 2012(01)
[6]离合器毂体中心孔缘的冲锻成形工艺研究[J]. 郑秋,王新云,夏巨谌. 锻压技术. 2011(04)
[7]剪挤成形工艺分析及数值模拟研究[J]. 郭安庶,庄新村,赵震,董湘怀. 锻压技术. 2011(03)
[8]离合器连轴体冲锻成形数值模拟研究[J]. 王刚,薛克敏,王刚超,王荣胜. 金属加工(热加工). 2011(03)
[9]1100-H14铝合金板冷冲锻成形过程的有限元模拟[J]. 王可胜,刘全坤,张德元. 中国有色金属学报. 2010(02)
[10]汽车飞轮盘温冲锻成形工艺研究[J]. 王新云,罗文涛,夏巨谌,胡国安. 锻压技术. 2009(05)
硕士论文
[1]圆板中心区域冲锻增厚工艺的研究[D]. 赵衍璋.华中科技大学 2016
[2]薄辐板厚轮缘盘形件单工步旋压成形工艺研究[D]. 李兰.华中科技大学 2015
[3]带增厚凸缘的齿形离合器毂体冲锻成形工艺研究[D]. 鄢光旭.华中科技大学 2014
[4]中厚板凸柱成形数值模拟与工艺试验研究[D]. 王伟.机械科学研究总院 2013
[5]螺纹板零件冲镦复合成形工艺研究[D]. 史植广.河北科技大学 2013
[6]带轮近净成形工艺研究[D]. 杨善文.合肥工业大学 2013
[7]2024铝合金板材弯曲镦厚热冲锻过程残余应力的研究[D]. 李达.华中科技大学 2013
[8]板料凸起成形的冲锻复合塑性成形工艺及其机理研究[D]. 董文正.湘潭大学 2012
[9]轿车自动变速箱飞轮盘温冲锻成形研究[D]. 罗文涛.华中科技大学 2009
[10]大厚差板材零件的冷冲锻成形工艺及其机理研究[D]. 欧阳坤.华中科技大学 2009
本文编号：3625051
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
板料体积成形工艺潜在的工业应用及TCRC项目的实验目标件[13]
第一章绪论5积成形工艺与拉深、整形、弯曲、翻边等板料成形工艺相结合来实现。图1-3板料体积成形工艺分类及其特点[28]Fig.1-3Classificationandcharacteristicsofsheet-bulkmetalformingprocesses[28]图1-4基于工件截面的板料体积成形分类[29]Fig.1-4ClassificationofSBMFprocessesbasedoncross-sectionsofproducts[29]Wang等[15]依据工艺复合的方式，将板料体积成形工艺分为单一工艺和复合成形工艺，其中，单一工艺包括挤压（凸台类零件）、旋压（轴对称内齿件）、塑性连接（管-管连接、管板连接等）；复合成形工艺包括拉深镦粗复合成形工艺（侧壁增厚或者外齿件）、弯曲拍扁复合成形工艺（非等厚定制板、圆角强化等）、拉深挤压复合成形工艺（阶梯型壁厚、侧壁功能特征成形）、拉深反挤压复合成形工艺（凸台成形）、精冲锻造复合成形工艺（阶梯孔）等。板料体积成形的主要目的是实现局部特征的成形，包括功能特征和局部增厚，如
上海交通大学博士学位论文8理，首先通过弯曲预成形在目标增厚区聚集更多的板料，再利用平板压缩达到局部增厚的目的。该定制板应用于方形盒的拉深成形，将其成形极限高度由传统成形的21.3mm提高至28.3mm。局部区域压缩减薄使材料流向指定区域，也是提升成形性、优化材料厚度分布的有效方案。如图1-8所示，在Nakano等[39]的研究中，直径小于工件的凸模对板材进行局部压缩，在外围板料弯曲的同时，材料在底部圆角区域积聚，并在拉深过程中实现直角拉深成形，该工艺方法还扩展至离合器毂体的成形[40]。图1-7两阶段板料周向位置局部增厚:(a)拉深(b)压缩[37]Fig.1-7Two-stageformingofcirculartailoredblankhavinglocalthickening:(a)Drawing(b)Compression[37]图1-8小圆角齿轮毂拉深成形[39]Fig.1-8Formingofgeardrumwithsharpbottomcorner[39]除了在成形前预制非等厚的坯料以提升拉深性能，在成形过程中或成形后局部压缩实现材料的非等厚分布也是可行的方案。Hirasawa等[41]采用多动压机，在翻边的同时压缩靠近圆角内侧的底部区域，材料流向侧壁区域，实现小圆角翻边，进一步
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金实心凸起结构板锻造成形工艺[J]. 董文正,张存园,林启权,王志刚. 中国有色金属学报. 2017(11)
[2]TC11钛合金构件冲锻成形工艺[J]. 杨文华,吉卫,周朝辉,郝爱国,赵建斌. 锻压技术. 2017(09)
[3]轻量化材料驱动汽车未来 记“2014中国汽车材料系列论坛”[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2014(10)
[4]台阶式凸模精冲工艺分析及数值模拟[J]. 卫万周,向华,庄新村,赵震,黄新华. 塑性工程学报. 2012(01)
[5]航空连接件冲锻成形工艺模拟及优化[J]. 惠文,李萍,王刚. 武汉科技大学学报. 2012(01)
[6]离合器毂体中心孔缘的冲锻成形工艺研究[J]. 郑秋,王新云,夏巨谌. 锻压技术. 2011(04)
[7]剪挤成形工艺分析及数值模拟研究[J]. 郭安庶,庄新村,赵震,董湘怀. 锻压技术. 2011(03)
[8]离合器连轴体冲锻成形数值模拟研究[J]. 王刚,薛克敏,王刚超,王荣胜. 金属加工(热加工). 2011(03)
[9]1100-H14铝合金板冷冲锻成形过程的有限元模拟[J]. 王可胜,刘全坤,张德元. 中国有色金属学报. 2010(02)
[10]汽车飞轮盘温冲锻成形工艺研究[J]. 王新云,罗文涛,夏巨谌,胡国安. 锻压技术. 2009(05)
硕士论文
[1]圆板中心区域冲锻增厚工艺的研究[D]. 赵衍璋.华中科技大学 2016
[2]薄辐板厚轮缘盘形件单工步旋压成形工艺研究[D]. 李兰.华中科技大学 2015
[3]带增厚凸缘的齿形离合器毂体冲锻成形工艺研究[D]. 鄢光旭.华中科技大学 2014
[4]中厚板凸柱成形数值模拟与工艺试验研究[D]. 王伟.机械科学研究总院 2013
[5]螺纹板零件冲镦复合成形工艺研究[D]. 史植广.河北科技大学 2013
[6]带轮近净成形工艺研究[D]. 杨善文.合肥工业大学 2013
[7]2024铝合金板材弯曲镦厚热冲锻过程残余应力的研究[D]. 李达.华中科技大学 2013
[8]板料凸起成形的冲锻复合塑性成形工艺及其机理研究[D]. 董文正.湘潭大学 2012
[9]轿车自动变速箱飞轮盘温冲锻成形研究[D]. 罗文涛.华中科技大学 2009
[10]大厚差板材零件的冷冲锻成形工艺及其机理研究[D]. 欧阳坤.华中科技大学 2009
本文编号：3625051
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