DYNAFORM矩形拼焊件拉深成形有限元分析与工艺正交优化(3)
本课题的主要内容归纳如下：
1）分析国内外的研究现状，确定本课题的研究内容；
2）研究并分析矩形拼焊板盒形件的成形理论及其成形缺陷，如起皱、破裂和焊缝移动，确定其影响因素：压边力、焊缝位置，冲压速度，板厚比，凸模圆角半径，凸模行程等；
3）分析板料成形的有限元数值模拟基本理论及DYNAFORM软件的数值模拟过程，确定研究矩形拼焊板盒形件成形工艺的具体仿真实验方案；
4）选择板料及模具的参数，使用INVENTER建立CAD模型，DYNAFORM建立冲压模具、压边圈、板料的有限元模型，建立焊缝模型，选定合适的试验参数；
5）采用分块压边圈，在两边施加不同压边力，比较成形性能，得出优化方案；
6）使用不同的板厚比，冲压速度，凸模圆角半径和焊缝位置比较成形性能，得出优化方案；
8）进行正交试验，分析试验结果，找出最优方案；
9) 比较两种方案，正交试验设计的方案及仿真分析优化的方案。
1.4 论文的组织结构
本文以矩形拼焊板盒形件为主要研究对象，从理论上分析和研究其拉深成形过程中成型机理和变形特点及缺陷，并用板料成形模拟仿真专用软件DYNAFROM对矩形拼焊板盒形件进行仿真和分析，并对矩形拼焊板盒形件成形的最优压边力进行预测。
全文分为5章，各章内容如下：
第1章：简要介绍了课题研究的背景和意义，分析了国内外冲压成型工艺相关技术的研究现状，确立了课题的研究内容和目标，阐述了论文的结构安排；
第2章：进行矩形拼焊板拉深成形工艺分析，简要分析了板料成形失效中起皱和破裂的评价标准和影响矩形拼焊板成形性能的各因素；
第3章：进行了矩形拼焊板盒形件有限元建模， 给出了基于DYNAFORM的拼焊板冲压成形模拟的流程，前处理，后处理，研究的方案，模具的选择；
第4章：具体分析了矩形拼焊板盒形件冲压成形性的仿真分析与优化，正交试验，比较方案；
第5章：简要总结了本课题研究取得的成果与不足，并对今后的工作进行了展望。
2 矩形拼焊板盒形件拉深成形工艺分析
2.1 矩形拼焊板盒形件拉深成形特点
在冲压生产中，拉深件种类很多，形状各异，虽然它们的冲压过程都叫拉深，但它们变形区的位置、变形性质、应力应变状态及其分布等各不相同[9]，所以工艺参数、工序数目与顺序的确定方法及模具设计原则与方法都不一样。矩形拼焊板盒形件是拉深中较简单典型的零件。因此本文选取矩形拼焊板作为研究起点。
矩形拼焊板毛坯在拉深凸，凹模的作用下，逐渐压成开口盒形件。图 2.1中P为冲击力，Q为压边力，Rp是凸模的圆角半径，Rd为凹模的圆角半径，h为板料成形深度，t为厚板和薄板的厚度差[10]。
图 2.1 矩形拼焊板拉深原理图
拉深过程中，毛坯各部分的应变应力状态不同，由于变形区内的应变应力状态决定了零件成形的变形性质。因此应着重研究变形区的应变，应力状态。如图2- 1 可分成5五个变形区：凸缘变形区、凸缘拐角部分、筒壁部分、底部拐角部分和筒底部分。其中，各圆角部分是过渡区，变形比较复杂容易产生裂纹。由此可见，矩形拼焊板拉深成形时由于拼焊板自身特点所造成了拉应力与压应力的受力不均匀，从而容易导致起皱和破裂的产生，随着也出现焊缝移动的问题[11]。
2.2 矩形拼焊板拉深成形的常见缺陷
板料成形是一个具有几何、材料、边界条件等多种非线性的复杂力学过程。由于影响成形过程的因素很多，因此人们不能精确控制材料的流动。成型过程中会产生各种各样的缺陷，影响零件的几何精度、表面质量和力学性能。矩形拼焊板拉深成形的常见缺陷除了通常的起皱，破裂和回弹等，主要是焊缝移动。
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