压边力对纯钛半球形件冷拉深成形的影响

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1、第29卷第4期2012年8月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．29No．4Aug．2012文章编号：2095—1248(2012)04—0035—04压边力对纯钛半球形件冷拉深成形的影响高恩志，宋广胜，莫春立(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院，沈阳110136)摘要：纯钛板材冷拉深成形困难，起皱和断裂是成形过程的主要失效模式，合理控制成形过程中的压边力，可以消除这些缺陷，提高成形性能。基于连续介质力学及有限元理论，运用动力显式算法建立一钛合金薄壁半球形零件拉深成形的三

2、维有限元模型，研究了不同压边力对拉深成形影响，结果表明：当单位压边力较小时(0．4MPa)会导致拉深件在法兰区出现皱纹，当单位压边力大于0．8MPa时，会在凹模圆角外侧壁发生破裂现象。关键词：拉深；钛半球形件；数值模拟；压边力中图分类号：TC886文献标志码：Adoi：10。3969／j．issn．2095—1248．2012．04．008InfluenceofblankholderforceonthedeepdrawingoftitaniumhemisphericalpartGAOEn-zhi，SONGGuang—sheng，MOC

3、hun—li(SchoolofMaterialScienceandEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Thecolddeepdrawingofcommercialpuretitaniumisdifficult．Thepredominantfailuremodesinstampingofsheetmetalpartsarewrinklingandfracture．Ingeneral，thesedefectsmaybeeliminatedbyapp

4、ropriatelymanipulatingtheblankholderforces(BHF)．Basedonthecontinuummechanicsandfinitedeformationtheory，a3Dfiniteelementmodelisdevelopedforcolddeepdrawingoftitaniumhemisphericpart．Thensomeinvestigationsofformingrulesinthisprocessareconducted．Itisfoundthatthemaximalplasti

5、cstrainandthinningoccuratthetopofpartandthewallregionneardiecomer．Smallblankholderforce(BHF)(0．4MPa)leadstownnklesatflange，whilelargeBlIP(beyond0．8MPa)resultsinacracknearthediecomer．Keywords：deepdrawing；titaniumhemisphericpart；numericalsimulation；BHF随着航空航天技术的发展，大飞机、高推重比

6、运载火箭等代表国家航空航天技术水平的飞行器研制技术已成为国际竞争的焦点。钛合金结构件在新一代高性能飞行器上使用的比重越来越大，比如飞机蒙皮、隔框、贮箱膜片等。然而钛合金屈强比大、板材的成形范围窄，冲压性能差，容易产生起皱和拉裂等缺陷。严重影响成形件的成形质量、精度和模具的寿命。因此有效预报和控制缺陷现象的产生是非常重要的。对于拉深工艺来说，压边力是防止工件起皱和拉裂的重要工艺参数。一般来说，压边力过小无法有效地控制材料的流动，板料很容易起皱；压边力过大虽然可以有效地控制起皱，但是破裂的倾向会明显增加，同时模具和板料表面磨损的可能性亦增

7、大，从面影响磨具寿命和成形件的质量【1‘4o。Yoshihara”o等人研究了压边力控制对镁合金板材拉深成形的影响。数值模拟及试验结果都在拉深件的坝4壁观察到了13断裂。Ham旧。1等人研究了铝合金方盒件拉深成形过程，当压边力处在1．3MPa到8MPa时，拉深件无破裂起皱现收稿日期：2012—04—26作者简介：高恩志(1979一)，男，辽宁清原人，讲师，主要研究方向：材料加工工程学科精密塑性成形及控制技术，材料成形过程宏细观规律的计算机仿真，E-mml：ea2llidan@hotmail．com。沈阳航空航天大学学报第29卷象，而压

8、边力超过8MPa时，会发生破裂。L．M．Kumar[81等人研究了不锈钢圆柱形零件的拉深成形过程，确定了合适的压边力范围为20kN～80kN，当压边力超过80kN时，在杯底圆角处发生破裂现象。另外，Fan∽1等人研究了方