【文章內(nèi)容簡介】 式等對拉深成形效果和極限拉深比的影響 。 作者分析了模具結(jié)構(gòu)中影響鎂合金拉深成形的因素包括 模具凸凹模間隙、沖頭圓角半徑、凹模圓角半徑、模具形狀即拉深件形狀等的選取原則及對拉深件的影響。對成型溫度作者討論得出：鎂合金在常溫下塑性變形能力有限 , 但在合適的溫度下 , 其塑性變形能力即可得到提高。對于需熱拉深的零件最為簡單的加熱方式是將拉深模具和鎂合金板料一起置于加熱裝置中加熱 , 該種方式設(shè)備簡單 , 模具與加熱裝置分離 , 模具溫度由外向內(nèi)成遞減的溫度場。作者研究了恒定壓邊力、固定間隙式壓邊和彈簧壓邊的三種壓邊形式 , 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)將三種壓邊方式結(jié)合起來使用 ，效果會更好。作者最后 展望了鎂合金拉深工藝研究的發(fā)展 方向與趨勢：（ 1）對其它材料拉深工藝的研究鎂合金板料的材料性能與拉深成形的關(guān)系 ,為鎂合金材料的設(shè)計與生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)與要求； ( 2) 研究開發(fā)新的拉深成形工藝或運用已開發(fā)的先進的拉深成形工藝 , 以提高鎂合金的拉深成形能力與生產(chǎn)效率； ( 3) 結(jié)合有限元分析 ,預測其成形能力 ,為鎂合金拉深模具的設(shè)計、拉深工藝的制定提供依據(jù)和指導 ,降低成本 , 提高效率；（ 4）對拉深模具的幾何形狀進行優(yōu)化設(shè)計 ， 以提高其成形能力；（ 5）對鎂合金拉深變形中各種性能及工藝參數(shù)的進行研究明確成形后零件的性能是否滿足要求并根據(jù)產(chǎn)品使用性能要 求進行拉深工藝的設(shè)計與優(yōu)化。 屈服準則和和材料硬化理論研究。 一般是先工藝試驗，數(shù)值模擬試驗，之后才捎帶著做一點理論探討。沒有發(fā)現(xiàn)單純搞拉深理論研究的人。理論依據(jù)主要是密席斯屈服準則和屈雷斯加屈服準則。這兩個原則只適用于各向同性理想剛塑性材料，即屈服應力為常數(shù)的情況。實際上，材料經(jīng)塑性變形后，要產(chǎn)生應變硬化，因此屈服應力并不是常數(shù)．屈服準則將發(fā)生變化。在變形過程的每一瞬間，都有一后繼的瞬時屈服表面和屈服軌跡。后繼的瞬時屈服軌跡的變化是很復雜，為了簡化起見，通常采用“各向同性硬化假設(shè) 。 譚欣珍在 其碩士學位論文《拉深工藝的試驗研究及有限元模擬》中在工藝試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝試驗和模擬試驗結(jié)果，并利用塑性力學中的主應力法和材料硬化理論，推導了一個計算圓筒拉深力的新公式。歸納拉深力計算的不同方法，并進行比較。作者認為國內(nèi)外公認統(tǒng)拉深力理論公式未考慮加工硬化或硬化規(guī)律選用不妥，并假定材料厚度不變。該文中作者用密席斯屈服條件，利用主應力法推導出變形瞬間拉深力計算公式。按新模型公式得到的拉深力與前述實驗中實測出的拉深力以及前述模擬所得的拉深力進行比較得出計算值與實驗值和模擬值十分接近，其誤差值只有 5％左右，表 明新建立的模型與拉深變形的實際是基本相符合的。這一拉深力新公式對拉深工藝產(chǎn)生了非常積極的影響，同時對其理論研究也有一定促進。 拉深系數(shù)和拉深次數(shù)確定 拉深定義及拉深模 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 7 拉深又稱拉延，是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。 它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復雜的薄壁零件。 按拉深后試件是否變薄可分為：不變薄拉深和 變薄拉深 拉深模：拉深所使用的模具。它的特點是：結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面 質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。 拉深是基本沖壓工藝之一，包括： 拉深變形過程分析、拉深件質(zhì)量分析、拉深系數(shù)及最小拉深系數(shù)影響因素、試件的工藝計算、拉深變形特點、拉深工藝性分析與工藝方案確定、拉深模典型結(jié)構(gòu)、拉深模工作零件設(shè)計、輔助工序等。 也可分為：一次拉深和多次拉深。 具體拉深次數(shù)有拉深系數(shù)決定。 拉深系數(shù) m:是以拉深后的直徑 d 與拉深前的坯料 D（工序件 dn）直徑之比表示。 第一次拉深系數(shù) 第二次拉深系數(shù)： 第 n 次拉深系數(shù)： 拉深系數(shù) m 表示拉深前后坯料（工序件）直徑的 變化率 。 m 愈小，說明拉深變形程度愈大，相反，變形程度愈小。拉深件的總拉深系數(shù)等于各次拉深系數(shù)的乘積，即 11 dm D? 221dm d?1nnndm d??3112 1 2 3 11 2 2 1n n n nnnnd d d dddm m m m m mD D d d d d? ???? ? ??? ? ???西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 8 如果 m 取得過小，會使拉深件起皺、斷裂或嚴重變薄超差。 極限拉深系數(shù) ［ m］從工藝的角度來看，［ m］越小越有利于減少工序數(shù)。 為了提高工藝穩(wěn)定性和零件質(zhì)量，適宜采用稍 大于 極限拉深系數(shù)［ m］的值。 ＞［ m］時，拉深件可一次拉成，否則需要多次拉深。 [m]時，＝ 1 2 3 1nnm m m m m???? n 為拉深次數(shù)。 多次拉深的方式 （ 1）正拉深 正拉深就是當前拉深與前次拉深材料流動方向一致。相對厚度較大的零件可采用這種方是在拉深。 （ 2）反拉深 反拉深是區(qū)別于一般正向拉深的一種拉深方法，是從簡形件毛坯的底部反向壓下，使毛坯內(nèi)表面變?yōu)橥獗砻?，它適用于薄料進行第二次和以后各次的位深。由于它可以增大徑向拉力和避免起皺，所以不僅可用于圓筒形件拉深，還較廣泛用于半球形件、拋物線形件和談形件等特殊形狀制件的拉深。再者，它還可比正拉 深顯著地降低拉深的工序次數(shù)。從毛坯的應力狀態(tài)和變形特點來看，反拉深與正拉深無本質(zhì)差別，但反拉深時，毛坯側(cè)壁反復彎曲的次數(shù)少，材料硬化程度稍低，殘余應力也較小。反泣深法不適于拉深直徑小而厚度大的制件。 （ 3）帶料連續(xù)拉深 帶料連續(xù)拉深指拉深 毛坯 與板料不完全分離出來，板料帶動拉深 毛坯 在同一模具內(nèi)送進，順次完成多次拉深，最后仍在模具內(nèi)將拉深件與板料分離的拉深方法。這種方法操作安全、簡便，拉深件質(zhì)量，是用于小賤大批量生產(chǎn)。帶料連續(xù)拉深的關(guān)鍵是選擇合適的工藝切口形式。工藝切口的作用是使拉深 毛坯 與條料處于分離狀態(tài)，條料 對拉深毛 坯 的變形不影響，拉深變形也不會引起條料起皺等問題，同時保證各拉深工序之間的送進步距一致。 拉深成形的意義和發(fā)展趨勢 本課題主要研究半管拉深的建模和拉深模擬計算分析 的理論計算 。 涉及的內(nèi)容主要是在考慮拉深變 形實際中半管材料曲率變化規(guī)律和冷變形硬化規(guī)律的基礎(chǔ)上，進行拉深工藝模擬分析的研究等。這些問題中有的內(nèi)容前人已有了一定的研究但不夠深入，變曲率半管成型目前國內(nèi)研究較少 。因此，探討和研究這些內(nèi)容都是具有較大的理論價值和實踐意義，這些內(nèi)容的預期研究結(jié)果必將對拉深工m總m總西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 藝乃至沖壓工藝理論的完善和對沖壓 實踐水平的提高產(chǎn)生積極的影響。 板料沖壓成形是利用模具對金屬板料進行壓力加工，以獲得設(shè)計所需求的形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件。它具有節(jié)省材料、效率高和成本低等優(yōu)點，是機械、電子儀器儀表及航空航天等制造業(yè)中重要的加工工藝之一。拉深是板料沖壓成形中最典型、應用最廣的一種成形工藝，在生產(chǎn)實際中，有很多要用到拉深工藝方法制造的零件。 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，冷沖壓技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾方面： （ 1） 工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。 （ 2） 模具設(shè)計制造技術(shù)現(xiàn)代化。 （ 3） 冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化。 （ 4） 為了滿足 產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量少的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成型工藝。 （ 5） 不斷提高板料性能，以提高其成形能力和使用效果。 （ 6） 沖壓加工以其節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)效率等特點，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)得廣泛的應用。 小結(jié) 本章詳細描述了 拉深成形的發(fā)展現(xiàn)狀 、 拉深成形的基本方法和技術(shù)種 類、 拉深成形的意義和發(fā)展趨勢 。 拉深發(fā)展趨勢： 國內(nèi)外關(guān)于拉深的研究主要集中鎂 、鋁 合金板材拉深成形工藝分析與模具設(shè)計 、 板料等溫拉深 、 薄壁金屬沖壓拉深成型工藝 、 矩形件拉深成型工藝研究 等方面。 拉深成形的基本方法 簡單來說就是： 拉深模在壓力機的壓力作用下， 將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法 。技術(shù)種類包括：正拉深、反拉深、帶料連續(xù)拉深。其中這個帶料連續(xù)拉深 方法操作安全、簡便，拉深件質(zhì)量，是用于小賤大批量生產(chǎn)，不但有效解決了條料起皺等問題，同時保證各拉深工序之間的送進步距一致。 拉深成形的意義和發(fā)展趨勢 最突出的是工藝分析計算的現(xiàn)代化， 不斷 提高 板料性能，以提高其成形能力和使用效果 。以高效，節(jié)能、高利用率、高生產(chǎn)效率為沖壓加工工藝的發(fā)展趨勢。了解這些內(nèi)容對我下一步做拉深模擬有非常積極的指導意義。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 10 第 二 章 板料成型理論及拉深過程分析 拉深簡介 又稱拉延，是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復雜的薄壁零件。 在日益全球化的市場氛圍中，為了是產(chǎn)品性能更加出眾、可靠，并盡可能降低制造成本 CAE 計算機輔助工程，已成為現(xiàn)代企業(yè)在日益激烈的市場競爭中取勝的重要手段。 CAE 介紹 廣義的 CAE（ Computer Aided Engineering） 計算機輔助工程，包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面。狹義的 CAE 指的是 計算機虛擬仿真。從板料成型角度指的就是基于 FEM(Finite element method)有限元法的板料成型仿真。通常人們所說的 CAE，主要指工程中的分析和仿真。在不同的領(lǐng)域內(nèi)， CAE 分析計算的核心體系都不同。例如，在固體連續(xù)介質(zhì)力學領(lǐng)域，主要是指有限元技術(shù)，；而在流體分析領(lǐng)域，其核心常采用有限差分析。要進行一次成功的計算，需要涉及到很多方面的知識和技能。因為其具有特殊性，早期的 CAE 使用者大多是高校和研究機構(gòu)里面的研究人員，并且軟件的使用也非常專業(yè)化和復雜。隨著 CAE 軟件的應用領(lǐng)域越來越寬，軟件也變得 更加易于使用，界面更加友好和智能化，朝著適應用戶要求的防線發(fā)展。 板料成型 關(guān)鍵技術(shù) 概述 板料成型工藝簡介 板料成型過程，通常是指利用金屬板料在常溫固態(tài)下的塑性，通過模具的外力作用制成所需零件的一種加工方法，板料成型是現(xiàn)代加工行業(yè)中一種重要的加西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 工方法，具有加加工成型，生產(chǎn)效率高和板料利用率高等優(yōu)點，在航空航天、汽車、建筑、船舶、家電和儀表等領(lǐng)域均有廣泛的應用。 板料成型關(guān)鍵技術(shù) 板料成型技術(shù)數(shù)值模擬中的一些關(guān)鍵技術(shù)，隨著實際應用的不斷驗證，對部分關(guān)鍵技術(shù)有了一個比較統(tǒng)一的認識。主要 包括以下幾個方面： (1)單元技術(shù) 在板料成型數(shù)值模擬應用早期，用于沖壓成型有限元分析的單元有 3 類：基于薄膜理論的薄膜單元、基于板殼理論的殼體但愿和基于連續(xù)介質(zhì)的實體單元。 (2)求解格式 沖壓成型時一個大變形的非線性力學過程，其數(shù)值分析以增量法為主。建立有限元格式有兩個途徑，即完全的 lagrangian 和更新的 lagrangian。實踐證明用兩種表達式建立的有限元格式是等效的。 求解格式有靜力和動力兩大類，其中有顯式和隱式之分。靜力隱式格式在每一增量步內(nèi)都要求進行多次迭代，直到滿足收斂條件后，在進行下一增量步，一旦某一步收斂條件不滿足，則導致收斂性錯誤而是運算停止，無法得到所需解答。此外，由于在每一增量步內(nèi)的每一次迭代中，都要構(gòu)建新的剛度矩陣，當模型較大、單元數(shù)量較多時，靜力隱式計算耗時較長。 動力顯式格式不必構(gòu)造和計算總體剛度矩陣，不必經(jīng)過迭代，不存在收斂性問題，也不必因求解繁瑣的線性方程組而降低效率，所以能高效、穩(wěn)健的獲得一個解答。動力顯示格式雖然是條件穩(wěn)定的，受最小時間步長的限制，但卻利用最小時間步長來方便而有效的處理接觸問題。 動力顯示也存在缺點主要由以下兩點：第一，把作為準靜態(tài)的沖壓成型問題處理 成動力過程，可能會引起精度偏差；第二，為了提高計算效率，往往采用提高凸模速度，這可能在某些情況下在造成不真實的解。但大量研究表明，在采取合適的凸模速度，用動力顯式有限元分析沖壓成型問題所獲得的結(jié)果是合理的。 (3) 本構(gòu)關(guān)系 在薄板沖壓成型過程中，板料是唯一的塑性變形體，其應力應變關(guān)系是西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 影響仿真結(jié)果可靠性的最重要因素之一。對不同特性的金屬有不同的彈塑性模型可供選用，通過大量試驗，為常用的彈塑性本構(gòu)關(guān)系確定了不同金屬的特性參數(shù)，如彈性模量、屈服極限和硬化模量等。建立彈塑性關(guān)系主要解決：在什么樣的復合應力狀態(tài)下 材料如何流動，及建立屈服準則和流動準則。由于 Hill(1948)二次屈服準則可用在復雜應力狀態(tài)下，并可導出線性化的應力應變增量關(guān)系，因此幾乎所有的板料成型模擬程序均可使用該準則進行計算。 （ 4）拉深成型過程示意 圖 拉深示意圖 拉深過程中毛坯的應力應變狀態(tài) 在實際生產(chǎn)中可發(fā)現(xiàn)拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是：不變形區(qū)略為變薄，但基本上等于原毛坯的厚度；傳力區(qū)上段增厚，是已增厚的變形區(qū)轉(zhuǎn)過來的結(jié)果：壁部下段變?。辉诒诓肯虻撞哭D(zhuǎn)角稍上處，則出現(xiàn)嚴重變薄，甚至斷裂。實際拉深件