径向分块双压边圈轴对称拉深成形工艺研究

为提高板材拉深成形的成形极限并获得更好的压边效果,提出了轴对称拉深成形工艺的径向分块压边方法。采用理论分析、有限元模拟以及实验研究的方法,对圆筒形零件分别在双压边圈和整体压边圈作用下的拉深成形过程进行了分析研究。研究结果表明,与传统压边方法相比,采用径向分块压边方法可以对径向不同变形质点分别压边,有效提高拉深成形极限,并获得更好的压边效果。     

基于分区压边技术的铝合金方盒形件拉深技术研究

提出了一种适用于盒型件等非轴对称结构的径向分区压边方法，可对法兰不同径向区域独立加载压边力。首先，采用理论方法建立了法兰区皱纹模型，并推导出相对于传统压边方法，新方法只需要更小的压边力即可以抑制起皱，初步验证了径向分区压边方法的理论可行性。然后，采用有限元方法对成形效果进行了数值模拟。结果表明，径向分块压边圈对控制材料的流动更有效，可有效地抑制起皱并且提高成形极限。最后进行了板材拉深成形实验。同样施加5.9 kN的压边力，径向分区压边方法作用下的盒型件具有更好的成形效果，验证了所提出的新压边方法用于板材成形是切实可行的。     

圆锥形件拉深成形应力应变的直接积分解法

针对圆锥形件的拉深成形,在平面应力和比例加载条件下,采用参数方程的方法分析得到了变形区应变的微分方程。可在圆锥形件的凸缘区、凹模圆角区及锥壁区分别根据应变微分方程,代入相应的边界条件,采用直接积分得到应力、应变解,将应用于轴对称平面内的积分解法推广至分析圆锥形件的拉深成形问题。在凸缘区,锥角等于0;在锥壁区,锥角等于一定值;在凹模圆角区,将圆角部分的弧段分成若干个微锥段,每一微锥段都可分别作为一个小的等锥角的锥环处理。采用该方法,不仅可以计算锥形件的拉深成形问题,而且可以计算曲面形状已知的一般轴对称曲面零件的成形问题。用直接积分法替代迭代法求解非线性方程,使求解过程大大简化。 选取厚0.87mm 的ST16板材进行了拉深成形实验,以板坯内层为测量面,测量了凸缘区、凹模圆角区和锥壁区的应变分布,理论计算结果与实验结果一致。     

非轴对称抛物面反射镜拉深成形数值模拟研究

利用板料成形分析软件Dynaform建立了合理的有限元模型,分析了典型的非轴对称拉深件——汽车前雾灯反射镜在拉深过程中的厚度分布、裂纹和起皱预测、成形极限图等;对板料形状、凹模圆角和压边力等多参数进行了优化,改进了传统的模具设计模式,对同类件的生产有一定的借鉴意义。     

电磁力作用下平板变形的实验研究

通过平板件的电磁无底凹模成形、有底凹模成形的实验研究，发现不同形式的压边圈可以导致不同的工件变形高度。有底凹模成形时，在设备能量足以使工件变形达到凹模底部的情况下，工件的最大变形高度小于凹模深度，并且电压越大，工件的变形高度越小，而且在较大电压的情况下，工件底部还会出现反向变形。对实验现象进行了分析，认为不同形式的压边圈，板料所受径向拉深力不同，导致不同的工件变形高度；板料受撞击产生的反向运动是导致工件最大变形高度小于凹模深度的主要原因。     

圆锥形件拉深过程中变压边力的研究

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式，合理控制成形过程中的压边力，可以消除这些缺陷，提高成形性能。本文以圆锥形件的成形为例，采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算，得到了最佳压边力变化曲线。本文还对模拟结果进行了实验验证。结果表明，变压边力拉深工艺能够极大提高板料的极限拉深高度。     

轴对称拉深成形凸缘变形区应力的解析求解

在一定的假设条件下,对轴对称拉深成形凸缘变形区的应力进行解析分析,得到以积分形式表示的应力表达式.进行恰当的变量代换后,根据积分函数符合线性变化的规律,分别利用积分中值定理和泰勒级数展开公式,简化得到径向应力的解析表达式.根据简化公式可直接计算得到任一变形瞬间凸缘变形区的应力分布,以及不同变形瞬间的凹模入口处的径向应力.采用两种简化方法计算与以积分计算得到的结果非常接近,给出的算例表明,在拉深过程中,凹模入口处的径向应力最大相对误差小于0.6％,最大应力相对误差小于0.15％.以圆筒形件的拉深成形为例,在考虑板坯在凸缘区和凹模圆角区的摩擦、及板坯在凹模圆角区的弯曲等条件下,采用简化解析公式,计算极限拉深系数,计算结果与试验值吻合较好.     

圆筒形件拉深失稳及各因素影响分析

对板料成形中圆筒形件拉深的破裂失稳及产生破裂失稳的临界压边力进行研究.由于凸、凹模圆角及其间隙的存在,圆筒形件拉深的筒壁区实际为凸、凹模圆角之间的公切线部分.根据Mises-Hill屈服函数及Tresca准则求出凸缘变形区、凹模圆角区和筒壁区的应力分布,得到危险断面处的应力表达式,从而求出不产生破裂失稳的临界压边力的解析表达式,并进一步分析获得拉深比、硬化指数、厚向异性系数、摩擦因数以及径向推力等因素对临界压边力的影响规律.采用液压压边与周缘加径向推力的拉深模具对08Al板料进行拉深试验,试验结果与理论计算结果具有很好的一致性.     

基于正交试验的半球形拉深成形工艺参数优化

以某半球形TA1钛合金拉深成形件为例,通过ABAQUS有限元软件建立了拉深成形三位模型和数值模拟正交试验方案。以是否破裂和起皱为衡量指标,探究凹凸模间隙、拉深速度和压边力对拉深成形件质量的影响,结果表明:起皱现象主要出现在压边区域不影响成形件质量,对底部最小厚度的影响从大到小依次为拉深速度、压边力以及凹凸模间隙。基于正交试验结果设计优化方案,得到最优工艺参数组合并将其应用于实际生产得到表面质量较好的拉深成形件,结果表明:基于正交试验对拉深成形工艺参数优化的方案可行,可以为企业生产提供指导,具有一定的工程应用价值。     

封头的无压边圈冲压及模具设计简介

变等切面曲线拉深凹模应用于短直边的外凸回转体的无压边圈拉深是相当成功的,这是因为这类回转体的瞬时拉深比(D_o/d)随着拉深过程的进行逐渐减小。拉深初期,拉深比很大,毛坯此时有很大的起皱趋势。但此时的凹模与拉深件边缘接触处(即凹模正在工作的部分)类似于大锥角锥形凹模,模具此时有很强的抗失稳能力,所以此时拉深件不容易起皱。而拉深后期凹模工作部分相当于小锥角的锥形凹模,凹模抗失稳能力减弱,但此时的拉深件瞬时拉深比已减小,拉深件本身已不容易失稳起皱。另外,拉深过程中递减的拉深比,使拉深凹模在保证拉深件不起皱的前提下拉深凹模深度增加不大,有利于满足冲压行程要求,并使模具简化。     

混合压边液体内向流动动态充液拉深

为抑制液体内向流动动态充液拉深中凸缘增厚而造成的拉深阻力急剧增长,提出混合压边液体内向流动动态充液拉深新方法。对定间隙下设定恒定压边力的混合压边充液拉深压边形式实质进行分析,采用有限元研究混合压边方式下压边间隙、压边力以及径向压力的变化对成形过程的影响。研究结果表明:定间隙下设定恒定压边力的混合压边充液拉深压边形式的实质是设定压边间隙和设定压边力压边方式的混合;采用混合压边方式可以降低实际最大压边力,降低凸缘区的摩擦阻力,减少第二个谷底点的减薄率;压边力影响零件直壁部分壁厚分布,较大的压边力得到的零件直壁壁厚较薄;压边间隙的变化影响成形零件直壁壁厚分布,较小的压边间隙成形零件直壁较薄,第二个谷底点越接近零件底部。     

NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL RESEARCH ON HYDRAULIC COUNTER-PRESSURE DEEP DRAWING OF CONICAL PART

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｕｎｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇ(ＨＣＤＤ )ｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｈｅｅｔｍｅｔａｌｄｒａｗｉｎｇ[1] .Ｉｎｅｓｓｅｎｃｅ ,ＨＣＤＤｉｓｔｈａｔｔｈｅｂｌａｎｋｉｓｄｒａｗｎｉｎｔｏｔｈｅｃｈａｍｂｅｒｂｙｐｕｎｃｈ ,ｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｔｅｄｏｎｉｔｓｏｕｔｅｒｓｉｄｅ .Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｅａｔｕｒｅｓｌｏｗｅｒｄｉｅｃｏｓｔ,ｆｅｗｅｒｆｏ…     

1060纯铝微杯形件微拉深成形研究

微拉深成形以其高效率、低成本、高质量等优点成为一种可行的制造开口、空心、薄壁微型零件的微细加工方法。然而,由于微型化的影响,使得微拉深要比宏观拉深更加困难。研制精密微型落料-拉深复合模,成形出内径仅为1 mm的微杯形件。试验材料采用厚度为50 μm的1060纯铝,在真空氛围下经300 ℃分别退火1 h和8 h。微拉深试验在SANS CMT-5504电子万能试验机上进行,试验速度为0.05 mm/s,润滑剂为聚乙烯薄膜。研究退火工艺和压边力对拉深力、拉深比、制耳和起皱的影响。试验结果表明,顺利成形出质量良好、拉深比为2.1的微杯形件;经退火处理的坯料,拉深力降低,拉深比增大,制耳减弱;随着压边力的增加,起皱减弱,但当压边力超过一定数值后则导致拉裂。     

拉深工艺变压边力控制数值模拟研究

根据实际生产中压边力的控制状况和理论分析确定了几种压边力变化曲线，以非轴对称抛物面车灯反光罩的成形为例，采用Dynaform软件对多种变压边力控制的成形工艺分别进行了数值模拟计算，分析了各种变压边力控制对成形的影响，并确定了对成形最为有利的压边力的变化趋势。     

考虑磁场区影响的电控永磁压边方法

电控永磁压边方法具有独立加载、传动链短、节能、易于控制等优点。针对铁磁性板材成形,提出了一种新的成形区和磁场区重合的电控永磁压边方法。以圆筒形件的拉深成形为例,采用新设计的压边装置对不同压边力加载条件下的结构变形进行了磁-力耦合有限元模拟,分析了板坯磁性对磁场和压边力分布的影响。由分析结果可知,新设计的压边力加载装置的刚度明显提高,新压边方法具有更好的压边效果,模具结构更紧凑。根据模拟和理论分析结果设计制作了拉深试验装置。实验结果表明,将成形区和磁场区重合的电控永磁压边方法是完全可行的。     

毛坯外形对盒形件拉深成形的影响

盒形件是典型非轴对称件，其拉深成形是一种包含几何非线性、材料非线性，接触非线性的强非线性问题的复杂力学过程，影响因素很多，规律难以定量表达，用ANSYS有限元软件，模拟了在同一套模具和成形条件下，不同毛坯外形的盒形件成形过程，找出了毛坯外形对盒形拉深件应力应变影响规律，并用实验验证了模拟结果的可靠性。     

锥形件拉深成形中的弯曲与反弯曲变形分析及拉深力的计算

针对帽形弯曲成形,建立了弯曲与反弯曲的几何模型,分析了板坯多角弯曲时的弯曲和反弯曲现象,给出了产生反弯曲变形的判定条件。在此基础上,进一步研究了锥形件拉深成形中的弯曲与反弯曲问题,指出了在拉深初期并不产生反弯曲变形。计算拉深力时,应首先判断是否产生了反弯曲变形,然后再考虑反弯曲变形对成形过程的影响。     

Influences of lubrication conditions and blank holder force on micro deep drawing of C1100 micro conical–cylindrical cup

Lubrication conditions and blank holder force (BHF) are two key processing parameters in deep drawing. This is more obvious in micro forming because of the miniaturization of the specimen size. Micro conical–cylindrical cups with internal conical bottom diameter of only 0.4 mm were well formed. The influences of lubrication conditions and BHF on micro deep drawing of micro conical–cylindrical cups were investigated using a micro blanking–deep drawing compound mold. Pure copper C1100 with a thickness of 50 μm, which was annealed at 450 °C for 2 h in vacuum condition, was chosen as the specimen material. The experiments were conducted on a universal testing machine with a forming velocity of 0.05 mm/s under 4 kinds of lubrication conditions and BHF. The experimental results showed that a micro conical–cylindrical cup with internal conical bottom diameter of only 0.4 mm was well formed, and the limiting drawing ratio (LDR) reached 2.1. The polyethylene (PE) film, which decreased the drawing force and increased the drawing ratio (DR), was superior to castor oil, petroleum jelly and dry friction, and can be chosen as a proper lubricant for micro deep drawing. The rim of the micro cup seriously wrinkled when BHF was less than 4.2 N. The bottom of the micro cup cracked when the BHF was larger than 5.6 N.     

Hydrodynamic deep drawing process assisted by radial pressure with inward flowing liquid

A radial pressure can reduce drawing force and increase drawing ratio in hydrodynamic deep drawing. However, conventional hydrodynamic deep drawing cannot attain a radial pressure higher than the pressure in the die cavity. In this research, a modified method, named hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure with inward flowing liquid, was proposed and investigated using both primarily experimental and numerical simulation analysis. A radial pressure higher than the pressure in the die cavity was realized by means of the inward flowing of the liquid during this process. After preliminary experimental validation, FEM was used to explore the forming process. The results from the simulation were compared with those from the experiment. The effects of the radial pressure on the wall thickness distribution, punch force, and compressive stress in the blank flange were studied with assistance of numerical simulation. The process window for radial pressures versus drawing ratios was established in 2Al2O alloy experimentally and cups with drawing ratio of 2.85 were successfully formed.