1.2 冲压成形技术简介以及优点介绍

1.2.1 板料冲压成形技术的内容

与板料冲压成形相关的主要有板料、模具、工艺参数和压力机，其中，模具的设计和工艺参数的设定是其重点和难点。

1.2.2 板料冲压成形的优点

板料冲压被广泛应用于许多行业之中，板料冲压具有如下优点：（1）生产效率高；（2）材料利用率高；（3）产品精度高、性能好；（4）易于操作[2]。

1.3 冲压成形数值模拟技术的国内外研究现状

1.3.1 板料冲压数值模拟的出现

1.3.2 国外板料冲压数值模拟的发展

1.3.3 国内板料冲压数值模拟的发展

1.4 数值模拟在冲压过程中的作用

1.4.1 冲压成形领域常见的缺陷及产生原因

（1）拉裂

冲压成形中主要将拉裂分为宏观拉裂和微观拉裂两种。其中微观拉裂通常是一些极为细小的裂纹，这种裂纹很难用肉眼来分辨，然而这种裂纹虽然极为细小，但是它也有可能会使工件中的某部分材料失效。宏观拉裂则是指工件中产生的较大的裂纹，这种裂纹已经可以用肉眼看清。

板料内的过度拉胀通常是引起拉裂的原因，但是微观拉裂也可能是由单纯的弯曲引起的，如图1-1所示为由纯弯曲所引起的拉裂。

在拉深工序开始之前很难准确判断出此工序是否会产生拉裂缺陷，如果等到工序开始之后才发现工件中出现了拉裂缺陷，由于传统计算方法的局限性，很有可能无法在短时间内找到有效的解决方案。通过降低发生拉裂的区域的拉应变值可以减少或者消除拉裂现象，而要想降低拉应变值，可以通过改变切向摩擦力以及法向接触力的分布状况来达成，例如改善摩擦条件和调整压边力等。单同时也需要注意一点，在消除某一个区域的拉裂缺陷的同时，也要注意不要使其它区域发生拉裂缺陷[8]。纯弯曲也可引起的微裂纹

（2） 起皱

另一种缺陷起皱，其产生的原因是某一部分区域的压应力过大，最终导致板料失稳。拉裂会导致某部分材料失效，而起皱缺陷虽然没有拉裂这么严重，但是它会降低零件的精度，影响零件成形之后的外观，并且有可能会影响到后续工序的进行 [9]。

（3） 回弹

许多零件在卸载后往往会发生回弹现象，这是因为在冲压件中存在弹性变形，弹性变形会使冲压件的尺寸发生变化，变化后的尺寸与模具的尺寸不符合。诶了解决尺寸不符的问题，目前使用比较多的解决方法是对模具的尺寸进行调整。如图1-2所示的“V”形件，该零件在冲压后也会发生回弹现象，最终会使成形后的“V”形件的弯角α增大。此案例中如果想要得到所需尺寸和形状的成形件，就可以通过减小模具弯角的方法来解决，其原理是让零件卸载后发生回弹所引起的弯角增大与模具弯角的减小量相等[10]。但是要想精确地计算出零件的回弹量相当困难，因此回弹的补偿一直以来都是这一领域中的难点之一，经常会出现回弹补偿不当的情况。文献综述

V型件卸载后由于回弹引起的弯角增大

1.4.2 数值模拟能解决的问题

（1）预测和消除拉裂

从上文可知拉裂是使冲压工艺失效的其中一种形式，它将会导致零件某些区域的材料失效。严重的拉裂可以直接用肉眼观察到，但是同时也存在一些难以用肉眼观察到的细微裂纹。即使是细微的裂纹也会像明显的拉裂一样使零件的材料失效。防止拉裂缺陷的出现通常都是设计冲压模具和冲压工艺中的一大难题。而通过对板料冲压过程进行数值模拟的方法则能够较为精准地计算出冲压成形中材料的流动状况，最终能够准确地测得板料的厚度变化情况和应变的分布状况[11]。这样就能够为预测冲压过程中是否会产生拉裂缺陷提供可靠的依据。