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薄壁锥形件一次拉深成形极限条件研究

彭加耕  
【摘要】:板金成形在汽车、机车车辆、飞机、仪表等制造业中,有着广泛的应用。板金成形中,塑性拉伸失稳和压缩失稳是两种常见的破坏方式,探索两种破坏方式的规律是制定板金成形工艺、设计模具的基础。薄壁锥形件拉深成形中,既有拉伸失稳破坏,又有压缩失稳破坏,掌握薄壁锥形件拉深的工艺准则和破坏机理,对研究其它复杂零件的拉深成形以及大型覆盖件的拉深成形都有许多可借鉴之处。因此国内外学者都十分重视对薄壁锥形件拉深成形规律的研究。本文从以下几个方面对薄壁锥形件拉深进一步研究。 一.利用解析方法,分析计算了锥形件拉深过程,锥壁上各点的靠模位移和应变,计算表明变形初位于凹模口处的材料具有最大悬空位移。将凹模口处的毛坯环称为关键环。根据关键环受外压的变形情况,建立了临界相对厚度的概念和其计算公式。以临界相对厚度将锥形件拉深分为厚壁锥形零件和薄壁锥形零件的拉深。由于薄壁锥形件与厚壁锥形件在拉深工艺、模具结构上都有很大差异。论文对薄壁锥形件拉深成形进行了深入分析。 二、薄壁锥形件拉深中法兰变形区、锥壁变形区是主要变形区。论文在考虑板材加工硬化的条件下,利用力法建立了薄壁锥形件拉深法兰和锥壁变形所需载荷的计算解析式。这些工作提供了法兰变形所需的力学条件。 三、小端破裂是薄壁锥形件拉深成形最常见的失败方式。失败的主要原因之一是对小端材料的准确极限承载能力把握不够。为此,在考虑板材各向异性条件下,借助Swift分散性失稳理论,建立了小端圆角处极限承载能力的解析计算公式,该解析式也可以作为大型覆盖件的拉深成形的参考依据。 四、在对薄壁锥形件拉深过程中靠模分析的基础上,利用薄板在板平面那难以承受压应力,锥壁纬向收缩靠经向拉伸的变形特点,根据薄壁锥形件小端危险面所能提供的最大经向拉应力,求得了薄壁圆锥形件拉深纬向无压缩失稳的最大相对拉深高度。 五、论文在上述理论解析分析的基础上,又采用数值分析方法和试验研究方法,进一步研究了薄壁锥形件的拉深成形。数值分析结果、试验研究结果基本与理论解析分析结果相一致。


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