【正文】 515102472傳真：+82515121722工程凈成形及模具制造，釜山國(guó)立大學(xué)，釜山609735，韓國(guó)研究中心。（投稿日期2000年8月7日，經(jīng)修訂的2001年1月30日）圖1是一個(gè)杯形件模具示意圖，顯示了凸模、凹模和壓邊，以及部分已成形杯狀。凸模剛好向下沖程板料進(jìn)入凹模型腔。如果板料的尺寸選擇正確，拉深將穩(wěn)定進(jìn)行足以克服板料與壓邊的摩擦和部分綜合力，拉深將成功。但是，如果板料尺寸過(guò)大，當(dāng)拉深超過(guò)拉深強(qiáng)度時(shí)工件將拉裂。第一次變形發(fā)生在凹模圓角半徑與凸模圓角半徑部分，因?yàn)檫@是模具不受摩擦約束的部分。材料在該位置面積增加而變薄強(qiáng)度降低，因此，可判斷凸、凹模的圓角半徑是拉深失效的主要因素，如果在關(guān)鍵領(lǐng)域中可以釋放集中壓力，承載能力將增加，斷裂是可以避免的。 One possible way to do this is airpressing the internal surface of the blank by using specially designed punch. 一種可能的方式，這是空氣壓利用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的沖床通氣在板料內(nèi)部表面的。 Because the airpressing can reduce the local strain concentration and thus retard an early fail由于空氣壓可減少局部應(yīng)變集中，從而延緩了早期失效。 本篇文章介紹了實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程，表1為其材料參數(shù)。實(shí)驗(yàn)初步表明，板料直徑小于70mm都沒(méi)有發(fā)生破裂，因此我從70mm 直徑的板料逐步增加直徑，當(dāng)破裂發(fā)生的板料時(shí)，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行增加或減少板料的直徑，以確定材料的最大直徑來(lái)估算板料的拉深極限比。圖2顯示的本次研究所用的拉深機(jī)。這個(gè)壓力機(jī)的最大載重量為50噸，沖壓速度1mm/s~15mm/s，在這沖壓過(guò)程中，凸模安裝在下方，而凹模安裝在上面，沖壓的壓邊力和沖壓的行程指標(biāo)由計(jì)算機(jī)提供。凸、凹模的材料選用合適的模具鋼并進(jìn)行機(jī)械處理和硬化處理，這些模具最終的表面光潔度要有合理值，最終硬度為60HRC。圖3示意本研究中使用的凸、凹模。在凸模通孔與高壓空氣管連接，通入高壓空氣，在這項(xiàng)中使用最大的空氣壓力為110MPa。凸、凹模的幾何形狀，尤其它們的圓角半徑是拉深過(guò)程的主要考慮因素，在[8]說(shuō)明了當(dāng)凸模圓角半徑的值不不超過(guò)板料厚度的兩倍，則在拉深是不會(huì)拉裂，而當(dāng)凸模的圓角半徑大于板料厚度的10倍是，則拉深不能順利流動(dòng)。與此同時(shí)，圓角半徑在410倍是卻不能顯示影響拉深極限比。因此根據(jù)板料的厚度，為凸、凹模選擇最合適的圓角半徑為6mm。在拉深過(guò)程中拉深速度是一個(gè)重要因素，過(guò)大的速度可能會(huì)導(dǎo)致拉深件的起皺或模具損傷斷裂；速度不足從而降低了生產(chǎn)速度。在本研究中4mm/s的速度是拉深最合適的速度，壓邊力需要選擇為最低限度的力，以防止拉深件的起皺，在一系列的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)350kgf為最合適，在實(shí)驗(yàn)中安排沖床沖壓與變量測(cè)試同時(shí)進(jìn)行，逐步增加空氣壓力，直到找到最大壓力其不在影響拉深性能的，每次測(cè)試是重復(fù)2至3次取其平均值，所以實(shí)驗(yàn)如圖3所示進(jìn)行操作。本研究應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表2所示。在拉深前，板料涂上高潤(rùn)滑油，以降低板料成形時(shí)的接觸摩擦。由空氣壓的影響可以判斷板料最大尺寸可以成形拉深件，因?yàn)榘辶系某叽绱笮Q定了拉深的高度并更加準(zhǔn)確的加以衡量。3結(jié)果與討論為了研究空氣壓對(duì)拉深性能的影響，拉深極限比可從各工序條件獲得，為了拉深極限比，板料的最大直徑，這是計(jì)算直徑低于該板料將被拉深成功及關(guān)于拉深件出現(xiàn)拉裂的關(guān)鍵。圖4顯示的是鋁1050增加空氣壓力的變化。圖5顯示的是拉深的照片在給定的參數(shù)條件下拉深得到的。上述數(shù)字表明了，高拉深極限比是在高的內(nèi)部空氣壓力獲得的圖5解釋來(lái)為什么高氣壓能獲得高的拉深極限比。圖6展示了板料在過(guò)渡成拉深件的厚度變化在氣壓70MPa，在凸模的圓角半徑處隨空氣壓力的下降而該局部應(yīng)變一直集中在這一部分，因此，拉深的厚度變化程度在減少得到證實(shí)。該位置的應(yīng)變集中受到空氣壓的釋放。圖7顯示了空氣壓對(duì)拉深的影響載荷位移曲線，在一般情況下，板料的直徑大拉深力也增大，而這個(gè)數(shù)據(jù)表明了，在高空氣壓下，板料的直徑增大，拉深最大載荷并沒(méi)有一直增大，這就是說(shuō)，內(nèi)部空氣壓有助于降低拉深力和板料摩擦力。換句話說(shuō)，內(nèi)部空氣壓本身并沒(méi)有改變變形，而是改變板料成形的變形抗力，有效的疏導(dǎo)了凸模圓角半徑對(duì)板料的效應(yīng)和提高了板料的拉深極限比。雖然實(shí)驗(yàn)研究獲得的拉深極限比并不是在最佳的條件下進(jìn)行的，但該趨勢(shì)表明了使用內(nèi)空氣壓獲得高的拉深極限比是很有優(yōu)勢(shì)的。材料可以在空氣壓下更好的拉深，因此，在空氣壓下，鋁板比鋼板塑性更加突出。4 結(jié)論空氣壓被證明是增加鋁1050拉深性能的有效方法。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行，用高空氣壓保證了高拉深極限比，拉深極限比的提高在于凸模圓角半徑出板料應(yīng)變集中得到緩解。從上述措施表明，空氣壓的方法也有可能提高其他金屬合金板料的拉深極限比。鳴謝該項(xiàng)目由凈成形與模具制造工程技術(shù)研究中心（ERC/NSDM）支持,其研究經(jīng)費(fèi)由韓國(guó)科學(xué)與工程基金會(huì)提供。參考資料Chen X. and Sowerby R., 1996, Blank Development and the Prediction of Earing in Cup Drawing, International Journal of Mechanical Science, Vol. 8, , pp. 509516. Date . and Padmanabhan ., 1992, On the Prediction of the Forming Limit Diagram of Sheet Metals, International Journal of Mechanical Science, Vol. 34, , pp. 363374. Hrivnak A. and Sobotova L.,1992, The Influence of the Deformation Aging and the Conditions of Stress on the Properties of the Deep Drawing Steel Sheet, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 34, pp. 425430.Johnson W. and Mellor .,1983 Engineering Plasticity, 2nd Ed., Ellis Horwood, Camelot Press, UK. Kawai N. et al., 1992,Friction Behavior in the Cup Ironing Process of Aluminum Sheets., Journal of Engineering for Industry, Vol. 114, ., 1997, Prediction of the Limiting Drawing Ratio and the Maximum Drawing Load in CupDrawing, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 37, , pp. 201213. Lange K., 1985, Handbook of Metal Forming, McGrawHill, New York, pp. 2022. Roger P., 1991, Sheet Metal Forming, Adam Hilger, New York, pp. 181242. Thiruvarudehelvan S. and Loh ., 1993, Drawing of Cylindrical and Hemispherical Cups using an Improved Tooling for FrictionActuated Blank Holding, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 37, pp. 267280. Thomas . and Dadras Jr. P., 1981, Modeling of Sheet Forming ProcessesAn Overview, Wright State Univ., Dayton, Ohio, pp. 122. Yossifon S. and Tisosh J., 1991, On the Dimensional Accuracy of Deep Drawing Products by Hydroforming Processes,” International Journal of Mechanical Science, Vol. 33, , pp. 279295.