基于定向配置合理间隙抑制圆筒形件拉深制耳的研究

发布时间：2017-10-31 13:00

  本文关键词：基于定向配置合理间隙抑制圆筒形件拉深制耳的研究

  更多相关文章： 不均匀间隙 各向异性 制耳 机械性能 金属板料

【摘要】：金属板料在拉深变形过程中,由于材料本身性能的差异以及加工工艺等因素的影响,会呈现出变形不均匀的现象,而变形不均匀最主要的特征是产生制耳(earing)。制耳不仅增加了后续的修边工序,增大加工成本,严重时还可能导致材料后续变形时出现破裂。本课题研究了材料机械性能的各向异性与制耳的关系,再采用定向配置不均匀间隙的拉深方法,探讨了不均匀间隙和材料机械性能相互作用时圆筒形件的制耳情况,该研究为探索适用于工程实践的低制耳拉深成形方法提供了基础依据。本文引用了Hill48各向异性屈服理论,推导出材料的屈服应力、Hill塑性应变比随纤维方向分布的理论计算模型,介绍了面内异性材料的应力应变关系,并结合材料的单向拉伸试验结果,分析了屈服应力和Hill塑性应变比试验值与理论值的偏差,结果表明,DC04和DC05板料的屈服应力的偏差均不超过2.59%,Hill塑性应变比的偏差不超过3.44%,验证了采用Hill48各向异性屈服理论计算屈服应力和Hill塑性应变比是切实可行的。通过单向拉伸试验,还分析了Hill塑性应变比与Lankford塑性应变比在不同纤维方向的偏差,试验结果表明,DC04和DC05材料的Hill塑性应变比是与变形程度大小无关的常数,而Lankford塑性应变比是随变形程度不断变化的,然而两者的偏差最大仅为6.8%,最小偏差为0%,说明采用Lankford塑性应变比作为机械性能指标是切实可行的。设计了B型和C型不均匀间隙的拉深模具和A型均匀间隙的拉深模具,其中B型凹模的不均匀间隙较大,C型凹模的不均匀间隙较小。首先,采用均匀间隙进行拉深,探讨了材料机械性能对制耳的影响,试验结果表明,材料的屈服应力越小(屈强比越小)和塑性应变比越大时,越容易形成制耳的“波峰”,反之,越容易形成制耳的“波谷”。接着,采用不均匀间隙进行拉深,定向配置了六组不均匀间隙拉深的工艺试验,试验结果表明,在屈服应力最大(或塑性应变比最小)的方位,配置最小的间隙,并在屈服应力最小(或塑性应变比最大)的方位,配置最大的间隙进行不均匀间隙拉深时,得到的圆筒形件制耳率最低。最后,比较了均匀间隙拉深时的制耳率情况,试验结果表明,不均匀间隙拉深时的制耳率最大仅为均匀间隙拉深时制耳率的50%,最小仅为均匀间隙拉深时制耳的17.6%,显然采用不均匀间隙进行拉深大大的降低了制耳率。本研究表明,采用适应材料机械性能各向异性的不均匀间隙拉深方法,可以获得低制耳圆筒形件,该方法为实现低制耳或无制耳的近净成形技术提供了理论依据。
【关键词】：不均匀间隙 各向异性 制耳 机械性能 金属板料
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的来源、目的及意义10-11
• 1.2 各向异性屈服理论的研究概况11-13
• 1.3 拉深制耳的研究概况13-17
• 1.3.1 材料的机械性能对制耳的影响14-15
• 1.3.2 压边方式对制耳的影响15-16
• 1.3.3 坯料形状对制耳的影响16
• 1.3.4 模具间隙对制耳的影响16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 各向异性理论及制耳高度模型18-32
• 2.1 Hill’s1948 各向异性屈服理论18-25
• 2.1.1 单向拉伸时的屈服应力19-21
• 2.1.2 应变增量主轴与应力主轴的关系21-22
• 2.1.3 单向拉伸时的Hill塑性应变比22-24
• 2.1.4 各向异性参数的确定24-25
• 2.2 面内异性板料的应力、应变关系25-28
• 2.3 制耳高度的简单计算模型28-31
• 2.3.1 Lankford塑性应变比28-29
• 2.3.2 基于Lankford塑性应变比的制耳高度模型29-31
• 2.4 小结31-32
• 第三章 板料的机械性能及其各向异性情况32-46
• 3.1 机械性能的表征32
• 3.2 试样制备与试验方法32-40
• 3.2.1 试样制备32-33
• 3.2.2 试验方法33-40
• 3.3 试验结果分析40-44
• 3.3.1 材料的屈服应力随纤维方向的分布情况40-42
• 3.3.2 材料的Hill塑性应变比随纤维方向的分布情况42-43
• 3.3.3 Lankford塑性应变比与Hill塑性应变比的比较43-44
• 3.4 小结44-46
• 第四章 筒形件拉深工艺试验46-70
• 4.1 材料制备及拉深工艺装备的设计方案46-49
• 4.1.1 材料制备46-47
• 4.1.2 拉深工艺装备设计方案47-49
• 4.2 拉深工艺试验过程49-55
• 4.2.1 试验一：A型凹模下的均匀间隙拉深试验50-52
• 4.2.2 试验二：B型凹模下的不均匀间隙拉深试验52-54
• 4.2.3 试验三：C型凹模下的不均匀间隙拉深试验54-55
• 4.3 试验结果分析55-69
• 4.3.1 筒壁高度的理论值与试验值比较55-56
• 4.3.2 机械性能参数对制耳的影响56-59
• 4.3.3 B型凹模的不均匀模具间隙对制耳的影响59-62
• 4.3.4 C型凹模的不均匀模具间隙对制耳的影响62-65
• 4.3.5 三种凹模拉深的制耳率比较65-69
• 4.4 小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 总结70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 攻读学位期间的主要研究成果77-78
• 致谢78

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