（3）研究模具参数对拼焊板冲压成形的影响，在较优的坯料形状和工艺参数取值情况下， 研究并总结出模具参数对拼焊板冲压成形的影响规律。

（4）通过正交优化来找出各个因素的较优水平组合，并进行验证，为实际生产工艺提供 参考。

2 拼焊半球件冲压成形理论分析

拼焊板成形技术有效地提高了板料的成形能力，并且适用性更广，在汽车工业的发展中 起到了巨大的促进作用。但是拼焊板本身特点的存在导致了其存在一定的缺点，如果不能很 好的控制这些缺点所造成的影响，会使零件质量下降。本文首先对拼焊板成形理论进行了探 讨。

2.1 拼焊半球件冲压成形的基本理论

在拼焊板成形过程中，因为焊缝两侧板料性能参数不同造成零件几何形状以及成形性能 的不均匀，又因为在生产过程中焊接工艺等会影响拼焊板的性能导致拼焊板焊缝大小和成分 也不对称，所以，拼焊板成形机理非常复杂。

本文选用了单向拉深试验[24]对相同材料但厚度不同的拼焊板进行了分析，如图 2.1 所示，

焊缝方向与施力方向垂直，板 1 表示较薄一侧的板料，板 2 表示较厚一侧的板料，其中板 1 的厚度和长度分别为 t1 和 L1，所受力设为 P1，板 2 的厚度、长度和受力分别设为 t2、L2 和 P2， 且设 t1<t2。文献综述

拼焊板单向拉深时受力分析

根据塑性力学分析[25]可得：

式中,A1、A2 分别表示板 1 和板 2 的横截面积；1 、2 分别表示板 1、板 2 的应力；1 、

2  分别为板 1 和板 2 的应变；n1、n2 分别为板材硬化指数；K1、K2 分别为板 1 和板 2 的应变

强化系数。

本科毕业设计说明书

因为本次试验厚薄两侧使用的是相同牌号的材料的拼焊板,所以 K1=K2，n1=n2=n，式（2-4） 可以简化为：

式中,c 为与板料硬化指数有关的常数,c=1/n。

由式（2-3）可知,不同厚度的拼焊板在单向拉伸作用力下,板厚比 t1/t2 越小，薄、厚两侧 板材应力比1 /2 越大,这样会使应力分布的不均匀性更加严重，到一定程度时，大应力集中 在厚度较小的板料上，对成形性能有很大的影响。

式（2-5）表明板厚比 t1/t2 和应变比1 /2 成反比,板厚比变小时，薄厚两侧板材承受的应 变差别变大，会导致应变分布的不均匀性变大，影响拼焊板的成形性能。

由上可知，不同厚度板料焊接而成的拼焊板成形性能与两侧板材应力、应变差异有很大 的影响，两侧应力、应变的不均匀性会导致板料成形性能的不均匀，甚至难以成形，而薄侧 板料具有破裂的危险。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

2.2   影响拼焊板冲压成形的因素

影响拼焊板冲压成形的因素非常复杂，如毛坯的几何参数（焊缝形状及位置、板厚比、 板料的初始外形及尺寸）、材料性能参数、工艺条件（如压边力、冲压速度和摩擦边界条件 等）、模具参数等等。

2.2.1   坯料对拼焊板冲压成形的影响

（1）坯料尺寸 坯料尺寸对于成形质量有一定的影响，如果用较大尺寸的坯料来进行冲压以保证成形质

量，那么将会造成浪费，增加生产成本；如果使用较小尺寸的坯料来进行冲压以节省材料， 那么将会难以保证零件的成形质量。

（2）板料厚度比 研究表明，对于不同厚度的拼焊板，材料厚度比对拼焊板的成形性能有着很大的影响，

S.M.Chan[26]等人通过拉伸等一系列力学试验来研究厚度比对成形性能的影响，厚薄两侧板料 厚度差异越大，那么两侧成形能力就越不均匀，那么成形性能将会相应地降低，反之，成形 性能将会得到提高。