關(guān)于沖鍛成形過程強(qiáng)力拉深增厚工藝的有限元分析-文庫吧
2025-06-01 03:10 本頁面
【正文】 趨勢。本文提出一種結(jié)合了沖壓與鍛造技術(shù)特點的板料沖鍛成形工藝，為成形這類具有大表面積且厚差較大的零件提供了一種新的塑性成形方法。主要特點為：以板材（或者管材）為坯料，通過沖壓工藝成形出中空薄壁形狀，并預(yù)先在拉深工序中儲備足夠體積的金屬，再采用鍛造工藝，對特定部位壓縮增厚，以提高厚度與剛度。這樣，不僅可避免僅采用沖壓方法制造的零件，沒有足夠厚度與剛度的缺點；也可避免僅采用鍛造方法來制造大表面薄壁零件時，需要過高成形力的缺點。沖鍛成形工藝與焊接成形過程的比較如圖1所示。圖1 沖鍛成形與焊接成形的比較a)與c)為沖壓后焊接成形；b)與d)為沖壓鍛造整體成形與焊接或者鑄造方法相比，采用這種整體塑性成形方法，減少了車削加工與焊接工序，不僅能夠提高材料利用率、降低能耗，而且零部件的綜合機(jī)械性能也有較大提高。近年出現(xiàn)了一些利用板坯料進(jìn)行鍛造的研究[14],但均只是采用了板坯料來進(jìn)行鍛造，不同于本文提出的先拉深空間形狀后增厚局部的沖鍛成形工藝。本文將結(jié)合有限元分析軟件Dynaform，開展沖鍛成形過程的強(qiáng)力拉深增厚工藝的研究，分析材料流動及局部增厚等規(guī)律。2 工藝分析 本文所研究的零件如圖2所示，要求中部反向拉深出的壁厚大于原始坯料的厚度。工藝過程為：（1）正向拉深工序，從平板坯料變形為一定深度的圓杯形，初步完成零件的外部薄壁形狀。（2）反向拉深工序，拉深到一定高度，形成反向圓筒。在正向拉深工序，以盡量減小壁厚變薄及起皺為目標(biāo)。在反向拉深工序，以增大中間圓筒內(nèi)壁的厚度為目標(biāo)。因此，在反向拉深時，對外壁同時施加推力，促使材料從外壁流向內(nèi)壁，通過控制推力與反向拉深速度，促使內(nèi)壁增厚，以實現(xiàn)強(qiáng)力拉深增厚。圖2 零件示意圖3 模擬參數(shù)Dynaform是專用于板料成形模擬的軟件，可以預(yù)測成形過程中板料的破裂、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能。本文選擇Dynaform軟件，對各工序進(jìn)行模擬分析。模具材料選擇steel，設(shè)置為剛性。 正向拉深正向拉深過程工件示意圖如圖3所示，模擬模型如圖4所示。經(jīng)工藝分析，可見處于窄凸緣圓筒件拉深的一次拉深成形范圍[5]。 圖3 正向拉深工件示意圖 圖4 正向拉深模型圓板坯料厚度為2mm， 直徑為450mm，材料為ST14F，平面各向同性材料，參數(shù)如表1所示，Dynaform模擬參數(shù)設(shè)置如下表2所示。表1 材料參數(shù)參數(shù)密度（T/mm3）楊氏模量（N/mm2）泊松比屈服應(yīng)力（N/mm2）數(shù)值表2 正向拉深參數(shù)設(shè)置凹模壓邊圈凸模結(jié)束控制合模工序固定2000mm/s固定拉深工序固定50kN
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