拉深件离散压边成形工艺及其数值模拟研究

发布时间：2018-10-05 13:38

【摘要】：拉深成形作为板料成形的一大分支，具有制品尺寸稳定、形状美观、加工时间短和材料利用率高等优点，对工业生产起着至关重要的作用。拉深成形通常需要采用压边装置，压边力对于拉深件的成形质量具有重要的影响。成形简单零件时，整体压边力能够约束板料法兰厚度方向的变形，保证成形过程的稳定性。但对于形状复杂的拉深件，由于不同位置板料塑性流动情况不同，整体压边力无法满足生产要求，极易产生起皱、开裂等缺陷。随着零件曲面形状的复杂化以及铝合金、高强钢等成形性能较差材料的广泛使用，传统的整体压边方式严重制约了拉深成形工艺的发展。通过借鉴柔性拉边成形工艺的设计思想，结合多点成形的离散化特点以及模具成形技术，，提出了离散压边成形工艺，采用通用的离散压边块代替传统拉深成形中的整体压边装置，利用只有工件型腔的简易模具成形零件的表面，通过调整相互独立的压边力大小来控制板料流动，抑制板料产生起皱、开裂等缺陷，其成形可控性良好。主要研究内容和结论如下： 1、离散压边成形工艺及其实验研究系统研究了离散压边成形工艺，提出了离散压边工艺的设计思想、基本原理及特点，并对成形装置的压边块进行了设计。对盒形件和异形曲面件进行了离散压边实验。结果表明：采用多个离散压边块及只有工件型腔的简易模具进行实验，得到的成形件质量良好，验证了离散压边成形工艺的可行性。 2、有限元模型的建立探讨了塑性变形时满足的连续介质力学基本方程、虚功原理和材料本构关系。建立了整体压边和离散压边工艺有限元模型，研究了材料模型的选取、边界条件和接触的定义、网格单元选择以及网格划分等问题，为离散压边成形过程的数值模拟研究奠定了基础。 3、球形件整体压边与离散压边成形工艺对比提出了起皱与开裂的判定标准。以球形件为研究对象，对比分析了整体压边与离散压边两种成形工艺，分析了成形件的应力变化曲线、厚度变化曲线以及回弹量变化曲线。结果表明：对于球形件，离散压边方式略优于整体压边方式，但差异很小。 4、盒形件整体压边与离散压边成形工艺对比以180×80mm盒形件为研究对象，通过调整压边力的分布，离散压边方式的拉深深度可达到70mm，整体压边方式拉深深度约为40mm。结果表明：对于盒形件，离散压边方式明显优于整体压边方式，离散压边方式通过调整相互独立的压边力的分布，更好地抑制了起皱与开裂现象的产生，验证了离散压边成形工艺的优越性。 5、轿车翼子板离散压边成形以轿车翼子板为例，探究了各因素对离散压边成形工艺的影响。研究表明：压边力大小和分布、柔性压边圈厚度、摩擦系数、压边块覆盖率以及坯料形状都对离散压边成形工艺的成形结果有很大的影响，并具体得出了每种因素对成形结果的影响规律。通过试错法，不断对各因素进行调整，通过数值模拟得出了轿车翼子板的最优成形结果。结果表明：在不使用拉延筋的条件下，离散压边方式完全可以实现轿车翼子板的成形，且成形结果良好。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386

【参考文献】