基于离散压边原理的变间隙压边工艺及数值模拟研究

【摘要】拉深成形过程中压边技术是防止起皱和破裂缺陷的关键技术，本文使用离散压边块代替传统刚性压边圈进行相关研究。离散压边技术是在传统压边技术的基础上结合柔性压边原理而提出的，可以根据目标零件的形状自由的组合压边块来配合不同的冲压模具使用，从而降低成本，缩短调试周期，提升材料的利用率，进而提高生产效率。主要研究内容和结论如下：（1）分析矩形盒形件拉深成形过程中不同区域内的应力和应变情况。重点分析凸缘处的应力，为压边间隙调整提供理论依据。（2）基于金属板料塑性成形理论，建立变间隙压边几何模型。在单元的选择、边界条件的处理、网格的划分、接触和摩擦的定义方面进行相关处理，建立有限元分析模型。（3）分析离散压边块和整体压边圈均布压边间隙时的成形效果，结果表明：二者的成形结果差别不大，都未能达到预设的成形深度。此外，对比变间隙压边和整体压边，表明变间隙压边技术能增加成形深度、提高成形质量。（4）为了增加成形深度，对离散压边块进行了变间隙调整。利用正交试验对离散压边块压边间隙的调整进行了二次优化，重点介绍了优化过程，并对最优值进行了数值模拟验证，成形深度增加了14.13%，成形件厚度最大值减小了6.14%。结果表明变间隙压边技术能够显著提高板材成形质量。（5）探讨不同接触区域摩擦系数的改变对成形结果的影响，结果表明：不同区域的摩擦对成形结果有不同的影响。角部离散压边块数目增多能够抑制起皱现象发生，利于板料流动，使应力分布更加均匀；板料的厚度越小、屈服强度及弹性模量越小，在成形过程中就需要较小的压边间隙，但是过小的压边间隙容易造成拉裂缺陷，实际中要合理选择压边间隙。此外，渐增型的压边间隙调整方式，能够使板料获得更大的成形深度，成形效果更好。
【作者】刘玉贵；
【导师】苏世忠；李明哲；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】板材成形；离散压边；数值模拟；正交试验；变间隙压边；

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