拉深成形技术的应用及研究拉深成形技术由来已久,自从1857年英国学者A1exanderParks[3]开发并获得铜板拉深专利后,这种工艺方法就得到了应用与发展。自50年代以来,大量的研究人员在Swift教授的带领下对圆筒形零件的拉深问题进行了全面而深刻的研究,获得了大量的研究成果[4]。目前,对于筒形零件拉深的研究已经基本完善,所获得的研究结果也大量得应用于实际生产。80621
目前,拉深成形的研究主要集中于复杂零件成形过程中不同的工艺参数对于零件成形质量的影响,比如冲压速度、压边力、摩擦系数等,以及出于工艺优化的目的而研究的新的成形工艺。在对复杂成形件成形质量的研究过程中有人通过设置拉延筋的方法来改善成形零件的质量。在板料成形过程中,运用拉延筋可以有效得控制材料流动方向,增加变形阻力,减少缺陷的产生。Wang是这一方面的开创者[5],他最早依据平面应变假设推导出了拉延筋计算模型。Stougto在考虑了应变率敏感性质的基础上,采用能量平衡原理推导出相对完善的运用于拉延筋阻力计算的公式[6]。在国内对于相关方面的研究也取得了相当的进展,徐丙坤、施法中等人在国内外相关研究的基础上,建立了一种有关于等效拉延筋的模型,该模型考虑了拉延筋约束力、垂直于压料面的约束保持力以及厚向塑性应变的影响,并且这个模型在程序中获得了运用[7]。对于拉深过程中成形极限的研究同样取得了重大的进展,郭乃成依据上限原理建立了一种运用于变薄拉延的上限模型,包括了两种准独立参数,并通过最优化系统得到变薄拉延的最佳上限解,从而对变薄拉延的成形参数进行优化[8]。20世纪70年代后,日本学者开始对液压成形技术进行研究,并在研究过程中提出了一些用于抑制拉裂、起皱等成形缺陷的措施,使得液压成形技术逐渐应用于实际生产[9]。通过对液压成形技术的研究,研究人员发明了多种新型成形技术,如与普通拉深技术相结合的复合型拉深技术等。由于液压拉深技术给生产所带来的便利,在国内,对于这方面的研究也逐渐受到研究人员的重视,王保华等人通过研究薄板件在液压成形过程中失稳的边界条件以及起皱拉裂等缺陷给拉深零件成形质量所带来的影响[10],提出了解决起皱等缺陷的具体措施,为液压成形工艺参数的选择提供了理论基础。论文网
2数值模拟在拉深成形研究中的应用
数值模拟方面的研究开始于上世纪60年代[11],主要的研究方法是有限差分法。在1967年King与Marcal提出了弹塑性有限元法的概念,得到了研究人员的重视[12]。上世纪70年代开始,关于板料成形的有限元模拟由于得到大型企业的资助而取得了迅猛的发展[13]。1977年美国通用汽车公司举办了针对于金属板料成形的学术会议,在这一次会议上,Wang和Kobayashi所领导的研究小组分别发表了有关于有限元模拟的文章[14],这一事件开创了有限元模拟井喷式发展的先河。在那之后,关于数值模拟在拉深成形研究中运用的文章也呈现爆发式增长。
我国在相关方面与发达国家相比起步较晚,但是经过多年的发展,国内研究人员对于有限元模拟的研究也取得了不错的成果[15]。李东升利用有限元模拟对汽车覆盖件拉延筋的约束力进行了模拟分析[16];徐丙坤、王光辉等人运用有限元数值分析的方法,分别对拉深零件的拉延筋进行了建模、计算、模拟和分析,并取得了相应的成果[17]。2008年,李宇建立了有关于筒形件拉深的数学仿真实验模型,有效得分析了摩擦系数与板厚之间的关系[18]。虽然国内的高校及研究所在相关方面的研究中取得了不错的成绩,部分的国内企业也有了不错的业绩。但是与国外相比国内产研结合的力度还不够,国内高校及研究所的研究主要还是以学术研究为主,未达到商业化的程度[19]。为将有限元模拟技术广泛得应用于工业生产,还有大量的工作有待完成。