曲面零件拉深成形中压边力技术研究现状及发展趋势

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1、曲面零件拉深成形中压边力研究现状及展望雒虎鹏I,刘建华I（1•长安大学工程机械学院，道路施丄技术与装备教育部重点实验室，西安710064）摘要：选用合适的压边力人小以及如何加载是曲而零件拉深成形屮的关键问题，对获得拉深件的尺寸精度和质量精度具有重要影响。根据对Illi面零件压边力加载模式及采用数值模拟方法对压边力研究现状的分析，对压边力技术研究的问题提出了几点看法并分析了研究的发展趋势。关键词：曲面零件压边力拉深成形引言拉深成形主要是利用金属材料的塑性，凸凹模Z间的作用力来加工零件的一种方法。由于其操

2、作简单，生产率高，便于实现机械化和自动化生产，能加工出其它方法难以加T或难以制造的形状复杂的曲面零件，因而在航空航天、兵工、汽车、电器口常牛•活等方面应用及其广泛。由于曲面零件拉深容易产生起皱和破裂等缺陷，通常采用增加压边圈装置，改变压边力大小来有效防止起皱和破裂，所以研究曲面拉深成形性能，尤其对成形过程屮所施加压边力人小的研究仍是拉深成形屮热点Z—山2】。压边力的大小对拉深冇很大的影响，压边力过大，会增加危险截面处的拉应力，导致变薄超羌或拉裂破坏，压边力太小则防皱效果不好，因此合理选择压边力的人小和

3、加载关系显得尤为重要。1压边力技术国内外研究现状1.1压边力的加载模式拉深成形过程中施加压边力有三种加载模式。笫一种是定常压边力加载模式，是指在整个板料拉深成形中压边力的值不随时间和行程而改变，具值是一个由经验公式得到的常数。从加工过程屮工艺的复杂度來看，如果零件能在定常压边力下顺利成形，那么定常压边力就是其最优压边力。但实践说明，对于复朵曲而零件而言，定常压边力加载可以成形零件的范围很小。第二种是极限压边力加载，是指在板料拉深过程屮压边力的值是使坯料不发生起皱、拉裂现象的最大压边力。刘建华等94］通

4、过理论分析结合试验研究，获得了不拉裂条件下消除內皱发牛的极限压边力计算公式。朱伟等⑸推导出了法兰临界最小压边力力公式，并验证了临界压边力加载曲线（如图1）的可行性以及节能性，厚度分布更加合理、均匀的优点。虽然利用极限压边力可以冇效地避免失稳现象，但由于随着拉深的进行极限压边力是变化的，而采用极限压边力加载很难控制，所以仅限于预测失稳及理论研究。收稿日期：2011-9-1；修订日期:基金项目：屮央高校基本科研业务费专项资金（CHD2010JC092）、长安人学基础研究支持计划专项基金和长安大学道路施工技

5、术与装备教育部靈点实验室开放基金资助。作者简介：雒虎鹏（1986-）,男，长安大学‘硕士研究生；E-mail:luohupeng@163.com：手机：13468855934通讯作者：雒虎鹏，luohupeng@163.com叱器1±1111Z§史0=0.1JT・2・06,-0・23.M)・8产50■0.2tr2=55X=540"5法兰P外■證，mm"图1理论防皱最小压边力加载1111线Fig.ltheloadcurveofminimumwrinklessBHFintheory为此，为了获得更好的尺寸

6、精度、加工质量以及较高的生产率，一些学者提出了第三种加载模式即变压边力加载模式，是指在板料拉深过程中随时间或凸模行程合理地调整所施加压边力的大小。变压边力加载模式乂分为渐增型、渐减型、人型和/型⑹（如图2）。20世纪90年代SimH.B.和Boyce率先用有限元的方法对变压边力加载的拉深过程进行了数值模拟试验，试验衣明这种方法能有效抑制起皱。王作成等凶进行了板料的定常压边力和变压边力拉深试验，分析比较得出下降型的变压边力模式能够提高锥形件的极限拉深高度，降低拉深过程屮的成形力。壬晖等［9】利用Dyn

7、aform软件，进行了盒形件在整体压边圈和分块压边圈分别在定压边力，以及渐增型、渐减型、人型和V型四种变压边力情况下的拉深成形进行了研究，得出变压边力均对提高盒形件的成形极限，分块压边圈下渐增型的加载模式可以是带外凸圆弧的釦州:获得最优成形极限。张锌等卩1利用数值模拟软件，对5A02铝介金板料进行了随时间变化和随压边圈位置变化的变压边力拉深研究，得出采用先增后减的压边力可以显著提高铝合金板料的成形性能，施加压边力时，应根据压边圈相対位置材料流入凹模速度和变形程度來确定各部分压边圈压边力的大小。文献［1

8、2,13］利用数值模拟进行各种加载方式的比较研究表明，采用变压边力加载相对于定常压边力加载人人改善了拉深成形性能，提高了拉深极限。为此，目前拉深复杂曲而零件人多采用变压边力加载方式。7060""I"Y-淳增里T-渐址型f~A型T~V型50•…0102030405060卄模疔稈S/mm图2不同形式压边力曲线Fig.2DifferentBHFcurves1.2压边力优化的研究〜在不同拉深深度下，摩擦、板料流动都在随时间变化，控制起皱和破裂的压边力也要随之变化