薄壁变曲率半管拉深研究毕业设计论文(编辑修改稿)

薄壁变曲率半管拉深研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

式等对拉深成形效果和极限拉深比的影响。 作者分析了模具结构中影响镁合金拉深成形的因素包括 模具凸凹模间隙、冲头圆角半径、凹模圆角半径、模具形状即拉深件形状等的选取原则及对拉深件的影响。 对成型温度作者讨论得出：镁合金在常温下塑性变形能力有限 , 但在合适的温度下 , 其塑性变形能力即可得到提高。 对于需热拉深的零件最为简单的加热方式是将拉深模具和镁合金板料一起置于加热装置中加热 , 该种方式设备简单 , 模具与加热装置分离 , 模具温度由外向内成递减的温度场。 作者研究了恒定压边力、固定间隙式压边和弹簧压边的三种压边形式 , 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 经实验发现将三种压边方式结合起来使用 ，效果会更好。 作者最后 展望了镁合金拉深工艺研究的发展 方向与趋势：（ 1）对其它材料拉深工艺的研究镁合金板料的材料性能与拉深成形的关系 ,为镁合金材料的设计与生产提供技术依据与要求； ( 2) 研究开发新的拉深成形工艺或运用已开发的先进的拉深成形工艺 , 以提高镁合金的拉深成形能力与生产效率； ( 3) 结合有限元分析 ,预测其成形能力 ,为镁合金拉深模具的设计、拉深工艺的制定提供依据和指导 ,降低成本 , 提高效率；（ 4）对拉深模具的几何形状进行优化设计 ， 以提高其成形能力；（ 5）对镁合金拉深变形中各种性能及工艺参数的进行研究明确成形后零件的性能是否满足要求并根据产品使用性能要 求进行拉深工艺的设计与优化。 屈服准则和和材料硬化理论研究。 一般是先工艺试验，数值模拟试验，之后才捎带着做一点理论探讨。 没有发现单纯搞拉深理论研究的人。 理论依据主要是密席斯屈服准则和屈雷斯加屈服准则。 这两个原则只适用于各向同性理想刚塑性材料，即屈服应力为常数的情况。 实际上，材料经塑性变形后，要产生应变硬化，因此屈服应力并不是常数．屈服准则将发生变化。 在变形过程的每一瞬间，都有一后继的瞬时屈服表面和屈服轨迹。 后继的瞬时屈服轨迹的变化是很复杂，为了简化起见，通常采用“各向同性硬化假设。 谭欣珍在 其硕士学位论文《拉深工艺的试验研究及有限元模拟》中在工艺试验的基础上，根据工艺试验和模拟试验结果，并利用塑性力学中的主应力法和材料硬化理论，推导了一个计算圆筒拉深力的新公式。 归纳拉深力计算的不同方法，并进行比较。 作者认为国内外公认统拉深力理论公式未考虑加工硬化或硬化规律选用不妥，并假定材料厚度不变。 该文中作者用密席斯屈服条件，利用主应力法推导出变形瞬间拉深力计算公式。 按新模型公式得到的拉深力与前述实验中实测出的拉深力以及前述模拟所得的拉深力进行比较得出计算值与实验值和模拟值十分接近，其误差值只有 5％左右，表 明新建立的模型与拉深变形的实际是基本相符合的。 这一拉深力新公式对拉深工艺产生了非常积极的影响，同时对其理论研究也有一定促进。 拉深系数和拉深次数确定 拉深定义及拉深模 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 拉深又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。 可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。 按拉深后试件是否变薄可分为：不变薄拉深和 变薄拉深 拉深模：拉深所使用的模具。 它的特点是：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面 质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 拉深是基本冲压工艺之一，包括： 拉深变形过程分析、拉深件质量分析、拉深系数及最小拉深系数影响因素、试件的工艺计算、拉深变形特点、拉深工艺性分析与工艺方案确定、拉深模典型结构、拉深模工作零件设计、辅助工序等。 也可分为：一次拉深和多次拉深。 具体拉深次数有拉深系数决定。 拉深系数 m:是以拉深后的直径 d 与拉深前的坯料 D（工序件 dn）直径之比表示。 第一次拉深系数 第二次拉深系数： 第 n 次拉深系数： 拉深系数 m 表示拉深前后坯料（工序件）直径的 变化率。 m 愈小，说明拉深变形程度愈大，相反，变形程度愈小。 拉深件的总拉深系数等于各次拉深系数的乘积，即 11 dm D 221dm d1nnndm d3112 1 2 3 11 2 2 1n n n nnnnd d d dddm m m m m mD D d d d d     西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 如果 m 取得过小，会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 极限拉深系数 ［ m］从工艺的角度来看，［ m］越小越有利于减少工序数。 为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用稍 大于 极限拉深系数［ m］的值。 ＞［ m］时，拉深件可一次拉成，否则需要多次拉深。 [m]时，＝ 1 2 3 1nnm m m m m n 为拉深次数。 多次拉深的方式 （ 1）正拉深 正拉深就是当前拉深与前次拉深材料流动方向一致。 相对厚度较大的零件可采用这种方是在拉深。 （ 2）反拉深 反拉深是区别于一般正向拉深的一种拉深方法，是从简形件毛坯的底部反向压下，使毛坯内表面变为外表面，它适用于薄料进行第二次和以后各次的位深。 由于它可以增大径向拉力和避免起皱，所以不仅可用于圆筒形件拉深，还较广泛用于半球形件、抛物线形件和谈形件等特殊形状制件的拉深。 再者，它还可比正拉 深显著地降低拉深的工序次数。 从毛坯的应力状态和变形特点来看，反拉深与正拉深无本质差别，但反拉深时，毛坯侧壁反复弯曲的次数少，材料硬化程度稍低，残余应力也较小。 反泣深法不适于拉深直径小而厚度大的制件。 （ 3）带料连续拉深 带料连续拉深指拉深 毛坯 与板料不完全分离出来，板料带动拉深 毛坯 在同一模具内送进，顺次完成多次拉深，最后仍在模具内将拉深件与板料分离的拉深方法。 这种方法操作安全、简便，拉深件质量，是用于小贱大批量生产。 带料连续拉深的关键是选择合适的工艺切口形式。 工艺切口的作用是使拉深 毛坯 与条料处于分离状态，条料 对拉深毛 坯 的变形不影响，拉深变形也不会引起条料起皱等问题，同时保证各拉深工序之间的送进步距一致。 拉深成形的意义和发展趋势 本课题主要研究半管拉深的建模和拉深模拟计算分析 的理论计算。 涉及的内容主要是在考虑拉深变 形实际中半管材料曲率变化规律和冷变形硬化规律的基础上，进行拉深工艺模拟分析的研究等。 这些问题中有的内容前人已有了一定的研究但不够深入，变曲率半管成型目前国内研究较少。 因此，探讨和研究这些内容都是具有较大的理论价值和实践意义，这些内容的预期研究结果必将对拉深工m总m总西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 艺乃至冲压工艺理论的完善和对冲压 实践水平的提高产生积极的影响。 板料冲压成形是利用模具对金属板料进行压力加工，以获得设计所需求的形状、尺寸和性能的产品零件。 它具有节省材料、效率高和成本低等优点，是机械、电子仪器仪表及航空航天等制造业中重要的加工工艺之一。 拉深是板料冲压成形中最典型、应用最广的一种成形工艺，在生产实际中，有很多要用到拉深工艺方法制造的零件。 随着科学技术的不断进步和工业生产的发展，冷冲压技术也在不断革新和发展，主要表现在以下几方面： （ 1） 工艺分析计算方法的现代化。 （ 2） 模具设计制造技术现代化。 （ 3） 冷冲压生产的机械化和自动化。 （ 4） 为了满足 产品更新换代快和生产批量少的发展趋势，发展了一些新的成型工艺。 （ 5） 不断提高板料性能，以提高其成形能力和使用效果。 （ 6） 冲压加工以其节材、节能和高生产效率等特点，在国民经济的加工工业得广泛的应用。 小结 本章详细描述了 拉深成形的发展现状 、 拉深成形的基本方法和技术种 类、 拉深成形的意义和发展趋势。 拉深发展趋势： 国内外关于拉深的研究主要集中镁 、铝 合金板材拉深成形工艺分析与模具设计 、 板料等温拉深 、 薄壁金属冲压拉深成型工艺 、 矩形件拉深成型工艺研究 等方面。 拉深成形的基本方法 简单来说就是： 拉深模在压力机的压力作用下， 将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 技术种类包括：正拉深、反拉深、带料连续拉深。 其中这个带料连续拉深 方法操作安全、简便，拉深件质量，是用于小贱大批量生产，不但有效解决了条料起皱等问题，同时保证各拉深工序之间的送进步距一致。 拉深成形的意义和发展趋势 最突出的是工艺分析计算的现代化， 不断 提高 板料性能，以提高其成形能力和使用效果。 以高效，节能、高利用率、高生产效率为冲压加工工艺的发展趋势。 了解这些内容对我下一步做拉深模拟有非常积极的指导意义。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 第 二 章 板料成型理论及拉深过程分析 拉深简介 又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。 它是冲压基本工序之一。 可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。 在日益全球化的市场氛围中，为了是产品性能更加出众、可靠，并尽可能降低制造成本 CAE 计算机辅助工程，已成为现代企业在日益激烈的市场竞争中取胜的重要手段。 CAE 介绍 广义的 CAE（ Computer Aided Engineering） 计算机辅助工程，包括工程和制造业信息化的所有方面。 狭义的 CAE 指的是 计算机虚拟仿真。 从板料成型角度指的就是基于 FEM(Finite element method)有限元法的板料成型仿真。 通常人们所说的 CAE，主要指工程中的分析和仿真。 在不同的领域内， CAE 分析计算的核心体系都不同。 例如，在固体连续介质力学领域，主要是指有限元技术，；而在流体分析领域，其核心常采用有限差分析。 要进行一次成功的计算，需要涉及到很多方面的知识和技能。 因为其具有特殊性，早期的 CAE 使用者大多是高校和研究机构里面的研究人员，并且软件的使用也非常专业化和复杂。 随着 CAE 软件的应用领域越来越宽，软件也变得 更加易于使用，界面更加友好和智能化，朝着适应用户要求的防线发展。 板料成型 关键技术 概述 板料成型工艺简介 板料成型过程，通常是指利用金属板料在常温固态下的塑性，通过模具的外力作用制成所需零件的一种加工方法，板料成型是现代加工行业中一种重要的加西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 工方法，具有加加工成型，生产效率高和板料利用率高等优点，在航空航天、汽车、建筑、船舶、家电和仪表等领域均有广泛的应用。 板料成型关键技术 板料成型技术数值模拟中的一些关键技术，随着实际应用的不断验证，对部分关键技术有了一个比较统一的认识。 主要 包括以下几个方面： (1)单元技术 在板料成型数值模拟应用早期，用于冲压成型有限元分析的单元有 3 类：基于薄膜理论的薄膜单元、基于板壳理论的壳体但愿和基于连续介质的实体单元。 (2)求解格式 冲压成型时一个大变形的非线性力学过程，其数值分析以增量法为主。 建立有限元格式有两个途径，即完全的 lagrangian 和更新的 lagrangian。 实践证明用两种表达式建立的有限元格式是等效的。 求解格式有静力和动力两大类，其中有显式和隐式之分。 静力隐式格式在每一增量步内都要求进行多次迭代，直到满足收敛条件后，在进行下一增量步，一旦某一步收敛条件不满足，则导致收敛性错误而是运算停止，无法得到所需解答。 此外，由于在每一增量步内的每一次迭代中，都要构建新的刚度矩阵，当模型较大、单元数量较多时，静力隐式计算耗时较长。 动力显式格式不必构造和计算总体刚度矩阵，不必经过迭代，不存在收敛性问题，也不必因求解繁琐的线性方程组而降低效率，所以能高效、稳健的获得一个解答。 动力显示格式虽然是条件稳定的，受最小时间步长的限制，但却利用最小时间步长来方便而有效的处理接触问题。 动力显示也存在缺点主要由以下两点：第一，把作为准静态的冲压成型问题处理 成动力过程，可能会引起精度偏差；第二，为了提高计算效率，往往采用提高凸模速度，这可能在某些情况下在造成不真实的解。 但大量研究表明，在采取合适的凸模速度，用动力显式有限元分析冲压成型问题所获得的结果是合理的。 (3) 本构关系 在薄板冲压成型过程中，板料是唯一的塑性变形体，其应力应变关系是西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 影响仿真结果可靠性的最重要因素之一。 对不同特性的金属有不同的弹塑性模型可供选用，通过大量试验，为常用的弹塑性本构关系确定了不同金属的特性参数，如弹性模量、屈服极限和硬化模量等。 建立弹塑性关系主要解决：在什么样的复合应力状态下 材料如何流动，及建立屈服准则和流动准则。 由于 Hill(1948)二次屈服准则可用在复杂应力状态下，并可导出线性化的应力应变增量关系，因此几乎所有的板料成型模拟程序均可使用该准则进行计算。 （ 4）拉深成型过程示意 图 拉深示意图 拉深过程中毛坯的应力应变状态 在实际生产中可发现拉深件各部分的厚度是不一致的。 一般是：不变形区略为变薄，但基本上等于原毛坯的厚度；传力区上段增厚，是已增厚的变形区转过来的结果：壁部下段变薄；在壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。 实际拉深件。