网目实验法分析拉深件侧壁厚度变化规律.doc

上海工程技术大学毕业论文网目实验法分析拉深件侧壁厚度变化规律
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网目实验法分析拉深件侧壁厚度变化规律

0引言
用平面板坯制作杯形件的冲压成形工艺﹐又称拉延。通过拉深可以制成圆筒形﹑球形﹑锥形﹑盒形﹑阶梯形﹑带凸缘的和其他复杂形状的空心件。采用拉深与翻边﹑胀形﹑扩口﹑缩口等多种工艺组合﹐可以制成形状更复杂的冲压件。
冲压的本质是利用模具和冲压设备使金属板坯料产生塑性流动D从而使其发生所需要的形状改变。弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等是冲压所涵盖的几种基本工艺过程、其中拉深是将板料毛坯在具有一定圆角半径的凸5凹模作用下加工成各类零件的工艺手段，它在汽车、仪表、航天等领域均有广泛应用。在拉深成形过程中，通常需要安装压边装置产生摩擦抗力，以增加板料中的拉应力，控制材料的流动D避免起皱。[1]
拉深是板料成形中的一种重要工艺方法,广泛应用于汽车、航空航天、家用电器制造等方面。拉深时,板料的壁厚会发生变化,在拉深件的口部增厚,筒底发生变薄,在筒底圆角处变薄量最大。如果壁厚变化太大,拉深件的强度会降低,不但影响拉深件的使用性能,而且壁部最薄的地方在拉深过程中,由于最大拉应力超过材料的强度极限,材料将被拉裂,造成产品报废。[2]

网目实验法

壁厚
摩擦因数与拉深件最大壁厚变薄率的关系
表4是在其他参数固定的情况下,计算得到的在不同摩擦因数的情况下,拉深件的壁厚最大变薄率。分析表4中的数据可以得出,摩擦因数与拉深件最大壁厚变薄率的关系如图2所示。从图2可以看出,在其他参数固定,凸模、凹模和压边圈的摩擦因数取值相同的情况下,工件最大壁厚变薄率与摩擦因数呈线性增长关系,但增长幅度并不大。而当凸模与坯料接触面的摩擦因数取为0.25,凹模和压边圈与坯料接触面的摩擦因数取为0.1时,拉深件的最大壁厚变薄率为8.99%,远小于凸模、凹模、压边圈的摩擦因数都为0.08的最大壁厚变薄率10.13%。因此,要求在模具设计与制造时,压边圈、凹模与坯料接触的工作面的粗糙度应小些,尽量光滑平整,降低拉深过程中的阻力;凸模工作面应做得比较粗糙些,以增大凸模与板料之间的摩擦力,阻止危险断面的发生。[2]

最大变薄处在与凸模圆角成45度线附近
从实验所测数据可知,最大变薄处在与凸模圆角成6#∃线的附近。
三次拉深所得最大变薄量分别为：-11.1%、-21.7%、-28.0%。即随拉深变形程度的增加,最大变薄量是增加的。最大变薄量与该次总变形程度的关系见曲线图4所示。
首次拉深时最大变薄点在第二次拉深时,由坯料凸模圆角45度线上转移到筒壁上。该点在第二次拉深过程中是先变厚,再变薄,而最终变形结果是变厚了。首次拉深时的最薄点,即图3a上的A＇＇点在第二次拉深时转移到图3b上的A点,在第三次拉深时转移到图3c上的A＇点。转移后的位置可近似的按该点所围板料中间层面积不变的假设进行计算.
经计算,A＇点(图3b)处于圆角向直壁部分过渡处,其横坐标x=11.849mm。图3a中的最大变薄点A转移到图3b中的A＇点，A＇点实测厚度为1.831，变薄量为-8.5%。即该点由坯料的变薄量-11.1%增厚到-8.5%。[3]

压环速度对壁厚的影响
压环速度与工件外壁最小厚度关系如同12所示。工件最小厚度在凸模圆角与顶面相切出（如图13），说明压环使最小厚度位置发生了转移，表明压环能有效促进材料由外壁向内壁流动。随着压环速度的增加，单位时间金属流入内壁的体积增多，因此，最小厚度也单调增加，但增加也有一定极限。因为随着压环速度的增加，为了防止起皱现象，所需要的压边力需相应增加，这也增大了材料流动的阻力，不利于最小厚度的增加。当过于增大压环速度，流动阻力大于材料抗拉强度时，便会发生拉裂现象。[4]

相对厚度对锥形零件拉深成形的影响
锥形壳体件又称锥形件，是一种广泛使用的零件，通常采用板材拉深成形工艺进行生产。板材相对厚度、相对锥项直径、相对高度以及板材的物理性能是影响拉深成形工艺、模具结构以及锥形件破坏方式的因素。生产实际表明，上述各因素中，板材相对厚度的大小是最为关键的因素。相对厚度大的锥形件，拉深成形中，凸缘处、侧壁处产生压缩失稳破坏的可能性小。弯曲变形应力高，小端圆角处破裂是制约拉深成形工艺成败的因素。提高一次拉深变形量的措施是降低小端的弯曲应力，就模具结构而言，要增大凸凹模圆角半径，可不设压边装置，这类锥形件通常称为厚壁锥形件。而相对厚度小的锥形件，拉深成形中，既有可能在小端部产生拉裂平破坏，又有可能在凸缘上压缩失稳破坏，还有可能在侧壁上产生压缩失稳破坏，通常称其为薄壁锥形件。由于侧壁处于悬空状态，侧壁处的压缩失稳不像薄壁筒形件拉深凸缘处的压缩失稳，可通过在模具上添加压边圈来防止，一旦侧壁上产生压缩失稳，就意味着所