圆锥形件拉深成形智能化控制中的侧壁起皱研究

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1、第卷第期燕山大学学报年月文章编号：1007-791X(2008)04-0330-04圆锥形件拉深成形智能化控制中侧壁起皱的研究殷艳树（燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛）摘要：对已有皱曲临界条件进行了修正，通过对圆锥形零件拉深成形中的侧壁起皱实验研究，验证了对皱曲临界条件的理论分析的合理性和可靠性，可以作为圆锥形零件拉深成形中模具设计、工艺参数制定的依据及智能控制的理论基础。关键词：拉深成形；智能化；临界压边力；起皱；能量法中图分类号：TG386文献标识码：A引言作为一个整体来考虑，用能量法求解，不仅能考虑轴对称圆锥形零件作为典型的拉深件成为人边

2、界约束条件对起皱的影响，而且能避免判断最大们重点研究的对象。从圆锥形拉深件的成形过程来纬向压应力位置的困难，能合理地给出悬空侧壁起看，最佳工艺参数最终归结为压边力变化规律的确皱失稳判据。对于应变分布，本文给出了曲母线假定，而得到压边力规律的理论依据之一是悬空侧设时的计算方法。壁起皱临界压边力。对于悬空侧壁起皱失稳，在在板材成形中，由于厚度方向上的应力很小，日本的粟屋正春给出了纬向应力的临界值同成形可以忽略不计，因此可以把成形过程中板材的内部高度的关系基础上，姜海峰给出了临界压边力应力状态简化成平面应力状态，进一步仅考虑主应同成形高度的关系，并同

3、实验吻合较好。万敏利力方向的应力状态时，于年提出的屈服用实验的方法也研究了悬空侧壁起皱临界条件，不准则就变成了如下形式仅给出了波纹高度与周向长度的最大比值来判断失稳起皱的发生时刻，还给出了临界成形力同成形高度的关系。赵军等从能量平衡原理出发，通过对屈服准则的线性化处理，推导出考虑几何参式中，为材料的厚向异性系数；为不小于的数、摩擦系数和材料性能参数及板材皱曲时约束条指数，主要是用来修正当厚向异性系数小于时件的轴对称拉深成形过程中悬空侧壁起皱临界压同实验的误差：）当时，取；）当边力的变化规律，给出了皱曲判据，为拉深过程的时，取。智能化控制提供了理

4、论依据。同式相应的流动方程本文对文献中的悬空侧壁起皱临界压边力进行了修正，并实验验证了修正后的准确性，从而给出了更精确的解析判据。曲母线假设条件下的等效应变计算相应的等效应变增量是对于悬空侧壁的起皱失稳，把整个拉深变形区收稿日期：作者简介：殷艳树（），男，河北迁安人。硕士研究生。主要研究方向为板材成形。第期殷艳树圆锥形件拉深成形智能化控制中侧壁起皱的研究悬空侧壁皱曲许可区的等效应变为由于弯矩与反弯矩作用，使得悬空侧壁十分明显地偏离理想的直母线以至影响到了拉深件的成形质量。实验研究和实际观测表明，靠近凹模附近外凸幅度往往比靠近凸模附近内凹的大，而

5、且十分明显，因此，只要控制住了凹模附近外凸的挠改进后的侧壁起皱临界压边力曲幅度，也就控制住了整个悬空侧壁的挠曲程度。本文在分析悬空侧壁起皱时，只考虑塑性皱曲为了能够较为灵活地控制悬空侧壁的挠曲程度，这失稳，除等效应变外其余相关参量均在侧壁直母线里引入一个质量控制参数来表示悬空侧壁部分的假设基础上给出。皱曲前侧壁母线最大挠度。其值可根据本文中假设板材成形过程中符合比例加载条件，由实验条件下的皱曲发生的依据给出，即各向异性流动方程可得根据上述分析，设皱曲前侧壁拉深成形区的挠式中，是应力应变之间瞬时模量。，曲方程为，，其余根据假设均为零。取厚向异性系

6、数，则，根据式可以求出，，，得式中，为任意拉深时刻的应力分界圆半径，根据文献确定；为质点的径向半径；为悬空侧壁上任一质点的径向坐标；为成形高度；为按式确定，按式给出。实验参数，可以通过在恒压边力拉深时不破裂的条件下拉深力最大时对应的成形高度来确定。本文根因此，修正的侧壁起皱失稳判据为文献中据文献的实验结果取；为任一质点相给出的形式对于理想的直母线上对应点的径向位移。由式可以得到曲母线时悬空侧壁皱曲许可区的纬向应变侧壁起皱临界压边力的实验验证模具几何参数、板料尺寸及材料性能参数式中，是直母线假设时求得的纬向应变；实验压机速度为，润滑条件为机油黄是

7、挠度对纬向应变的影响量且。油，所用模具的几何参数见表，实验板材的规格见表。由体积不变条件和式可以求得曲母线时悬空侧壁拉深变形区的经向应变表模具几何参数几何参数数值凸模直径式中，是直母线假设时求得的经向应变。凸模圆角半径凹模直径由式可知，挠度对经向应变的影响量也凹模圆角半径为。又由于，，因而根据式可求得相对锥顶直径燕山大学学报）给定一小于破裂极限的恒定压边力，并根表实验材料及规格据悬空侧壁压边力随拉深行程的关系估计出给定的压边力对应的成形高度；名称牌号厚度拉深钢板）拉深高度至估测出的成形高度；拉深钢板铝合金板）运行皱曲高度测量系统，检测皱曲参数是

8、种板材的单向拉伸性能参数通过由否在给定的范围。如果皱曲参数在之间，型电子万能实验机和计算机数据采集系统构成的执行步骤）；如果皱曲参数在之间，则加板材性