拉深模设计中拉深壁起皱的分析 外文翻译本科学位论文.doc

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1、毕业设计(论文)外文资料翻译学院(系)：专业：姓名：学号：外文出处：AnalysisofDraw-WallWrinklinginaStampingDieDesign附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：签名：年月日注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文拉深模设计中拉深壁起皱的分析起皱是金属板料成形中常见的失效形式之一。由于功能和视觉效果的原因，起皱通常是不能为零件制品所能接受的。在金属板料成形加工中通常存在三种类型的起皱现象：法兰起皱；侧壁起皱和由于残余压应力在未变形区产生的弹性变形。在冲压复

2、杂形状的时候，拉深壁起皱就是在模具型腔中形成的褶皱。由于金属板料在拉深壁区域内相对无支撑，因此，消除拉深壁起皱比抑制法兰起皱要难得多。我们知道在不被支撑的拉深壁区域中材料的外力拉深可以防止起皱，这可以在实践中通过增加压边力而实现，但是运用过大的拉深力会引起破裂失效。因此，压边力必须控制在一定的范围内，一方面可以抑制起皱，另一方面也可以防止破裂失效。合适的压边力范围是很难确定的，因为起皱在拉深零件的中心区域以一个复杂的形状形成，甚至根本不存在一个合适的压边力范围。为了研究起皱的原因，Yoshidaetal.发明了一个试验，即：一

3、张薄板延着对角的一个方向进行不均匀拉深。他们还提出了一个近似的理论模型，起皱的初始是由于弹性变形导致横向压力发展成为不均匀的压力场。Yuetal.用试验和理论分析的方法来研究起皱问题。他们发现根据他们的理论分析，起皱发生在两个环形的起伏处，而且试验结果指出了4—6处起皱。Narayanasamy和Sowerby通过圆锥形凸模和半球形凸模的拉深来研究金属板料的起皱。同时，他们也试图整理防止发生起皱的特性参数。一个有斜度的方形盒，如图1（a）所示，盒形件的每一个倾斜的拉深壁都与圆锥盒形件相似。拉深成形过程中，在拉深壁处的金属板料是

4、相对无支撑的，因此，褶皱是倾斜的。在目前的研究中，各种关于起皱的成型过程参数都被研究。在带有阶梯的方形盒件的研究中，如图1（b）所示，观察到了另一种类型的起皱。在当前的研究中，为了得出分析的效果，实际生产用阶梯形结构的零件来研究。使用有限元方法可以分析出起皱的原因，并且可以使一个最优的模具设计消除起皱现象。有限元分析使得模具设计在实际生产中更为合理化。（a）带有斜度的方形盒件（b）带有阶梯的方形盒件图11有限元模型模具的几何结构（包括凸模、凹模、压边装置等等），通过使用CAD和PRO/ENGINEER来设计。使用CAD将3个节

5、点或4个节点形成壳形的单体，进而在模型上形成网格体系。使用有限元模拟，模型被视为是刚性的，并且相对应的网格仅仅可以定义模型的几何形状，不能对压力进行分析。使用CAD所建立的4个节点的壳形单体可以为板料创建网格体系。图2给出了模型完全建立时的网格体系和用以成形带有斜度的方形盒件的金属板料。由于对称的原因，仅仅分析了零件的1/4。在模拟过程中，金属板料放在压边装置上，凹模向下移动，夹紧板料。凸模向上移动，拉深板料至模具型腔。为了精确的完成有限元分析，金属板料的实际压力——拉力的关系需要输入相关的数据。从目前的研究来看，金属板料的深

6、拉深的特性参数已经用于模拟。一个拉深的实验已经用于样品的生产，并且沿着压延方向和与压延方向成45°和90°的方向切断。平均的流动压力σ可以通过公式σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，计算出来，进而准确测量出实际拉力，如图2所示，以用于带有斜度的方形盒件和带有阶梯的方形盒件的拉深。图2目前研究中的所有模拟都在SGIIndigo2工作站使用有限元可调拉深程序完成。完成了用于模拟所需数据的输入（假定凹模速度为10m/s，并且平均摩擦系数为0.1）。2带有斜度的方形盒件的起皱2.1凸模间隙的影响为了研究凸模间隙对起皱的影响，现在分别用

7、凸模间隙为20mm，30mm和50mm的带有斜度的方形盒进行拉深模拟。在每次模拟拉深中，凹模口部尺寸为200mm固定不变，并且拉深高度均为100mm。在3次模拟中，均使用尺寸为380mm×380mm的方形板料，且板料厚度均为0.7mm，凹模对板料的压力——拉力关系，如图3所示。图.3模拟结果表明：三个有斜度的方形盒均发生了起皱现象，图3给出了凸模间隙为50mm的方形盒的形状。从图3可以看出，起皱分布在拉深壁处，并且拉深壁邻近的拐角处起皱现象尤为严重。经分析，在拉深过程中，起皱是由于拉深壁处存在过大的无支撑区域，而且凸模顶部和凹

8、模口部长度的不同是由于凸模间隙的存在。在凸模顶部与凹模之间的金属板料的延伸变得不稳定，是由于断面压力的存在。在压力作用下，金属板料的无约束拉深是在拉深壁处形成褶皱的主要原因。为了比较三个不同凸模间隙的试验结果，需要引入两个主应力的比值β，β为εmin/εmax,εmin/εm