孫文程

摘 要：拉深成型是通過模具對板料施加復(fù)雜的外力，引發(fā)板內(nèi)出現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，促使板料產(chǎn)生理想方向的流動。在拉深成型過程中，需要安裝壓邊裝置產(chǎn)生摩擦抗力，以增加板料中的拉應(yīng)力，控制材料的流動，避免起皺。壓邊力的大小是板材拉深成型中的重要工藝參數(shù)和控制手段。傳統(tǒng)的板材拉深成型方式往往通過單動壓力機的彈性壓邊圈和雙動壓力機的固定壓邊圈來產(chǎn)生拉深成型所需的壓邊力。在圓錐形工件的拉深成型模擬過程中，在模具的幾何形狀和大小、形變限制（像壓邊力大小，沖頭速度快慢、摩擦因數(shù)大小）確定的時候，坯料成型性能和材料的參數(shù)有很大的關(guān)系，通常，坯料的主要模擬參數(shù)有，彈性模量、泊松比、硬化系數(shù)、強度系數(shù)、厚向異性系數(shù)、以及材料的厚度等。坯料模擬的參數(shù)不同，圓錐形件拉深成型時所出現(xiàn)缺陷的位置和類型就不一樣。所以，為了研究這些模擬參數(shù)對成型結(jié)果的影響，本文選取其中一些主要參數(shù)進行了研究。

關(guān)鍵詞：錐形件；拉深成型；材料力學(xué)

我們通過在實際生產(chǎn)加工過程中的實例分析，在圓錐形工件的拉深成型模擬過程中，在模具的幾何形狀和大小、形變限制（像壓邊力大小，沖頭速度快慢、摩擦因數(shù)大?。┐_定的時候，坯料成型性能和材料的參數(shù)有很大的關(guān)系，通常，坯料的主要模擬參數(shù)有，彈性模量、泊松比、硬化系數(shù)、強度系數(shù)、厚向異性系數(shù)、以及材料的厚度等。坯料模擬的參數(shù)不同，圓錐形件拉深成型時所出現(xiàn)缺陷的位置和類型就不一樣。其中起重要影響作用的因素主要有以下四點：

一、應(yīng)變硬化指數(shù)n

硬化系數(shù)就是真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線中的n值，其物理意義是材料均勻形變的能力。n值大的材料不容易產(chǎn)生分散失穩(wěn)，材料應(yīng)變強化的能力強，n的另一個物理意義是整個形變區(qū)域上的應(yīng)變分布均勻性。

當取r=0.28，且其他參數(shù)不變的情況下，依次取n=0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35共7個值進行分析，根據(jù)模擬計算得到的工件最后最小和最大壁厚值。如圖所示曲線

經(jīng)分析得：隨著n值的增大在0.25之前時，工件的最小壁厚減薄量和最大壁厚增厚量一起減小，但是它的壁厚的減薄量和增厚量的增長速度比較慢，可以說在坯料在拉深成型的過程中，n值的影響比較小，所以在實際生產(chǎn)的過程中，n值的影響很小。一般來說，材料的n值大，成型工件厚度分布更均勻，表面質(zhì)量更好，應(yīng)變均勻性越強，危險的承載能力變的更強。n值增大的時候，應(yīng)變強化更加顯著，所以在沖壓的過程中就更有利于增大形變區(qū)，更能使縮頸進入的慢一些，使材料的成型性能更好。

二、厚向異性指數(shù)r

厚向異性系數(shù)反映出應(yīng)變與厚度方向應(yīng)變的比值，各向異性系數(shù)越大，表明板料越不易在厚度方向發(fā)生形變，也就是說更加不容易變薄或者變厚。

當取n= 0.23，并且其他參數(shù)不變的情況下，依次取1、1.175、1.35、1.4、1.475、1.587、1.645、1.675共8個值進行分析，根據(jù)模擬得到的工件最終最小壁厚和最大壁厚值做出曲線，如圖所示。

通過曲線圖可以看得出來，r值變大，工件最小壁厚的減薄量和最大壁厚的增厚量都減小。當r從1.0繼續(xù)增加時，工件的最小和最大壁厚的變化變得平緩。由此可以知道：當材料r=1時，為厚向同性的材料；當r>1時，板材的寬度方向比厚度方向形變更容易。r值繼續(xù)增大，板材更加不容易在板材的厚度方向發(fā)生形變，也就是說越不容易變薄或增厚；相反，r值變小時，更容易在板材的厚度方向發(fā)生變薄或者增厚。所以，如果增大r值，就使板材更容易在板材的寬度方向發(fā)生形變，就可以減少起皺，有利于拉深的進行和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。同樣，材料r值越大，材料受拉深時，厚度不易減薄，所以也不容易產(chǎn)生拉裂。

三、屈服強度σs

屈服強度：是金屬材料發(fā)生屈服行為的屈服極限，也就是說，抗微塑性變形的金屬材料沒有明顯屈服應(yīng)力的，提供0.2%的殘余變形的屈服極限應(yīng)力值，稱為條件屈服極限或屈服強度。屈服強度σs越小時，材料更加易屈服，抵抗變形的能力變小，成型后回彈少，并且不容易拉裂與起皺，貼膜性和定形性能比較好。

屈服強度對工件的表面質(zhì)量有所波及，如果材料拉深曲線不是連續(xù)的，那么在屈服階段就會出現(xiàn)臺階，臺階長度叫做屈服伸長δy，

如果板材的屈服伸長δy相對較大，產(chǎn)生伸長變形之后，工件的表面會出現(xiàn)滑移線的痕跡，它會導(dǎo)致工件出現(xiàn)表面不光滑。就會給后續(xù)的工序帶來難度。

屈強比 σs /σb

屈強比σs /σb較小的時候，由于板材從屈服階段到拉裂的塑性形變階段增長，則更有利于沖壓變形。如果鋼板的屈服強度σs很小的時候拉深，切向應(yīng)力的變形很小，相應(yīng)的材料起皺的傾向也慢了下來。因此為了預(yù)防起皺，對應(yīng)的的壓邊力大小和摩擦力大小都應(yīng)該降低，這對于提高拉深極限形變程度和抗破裂性都有好處。在很多標準中，都對沖壓所用材料的屈強比有要求。

四、延伸率δ

在進行單向拉深試驗時，試樣在出現(xiàn)頸縮之前的延伸率叫做均勻延伸率δu；在試樣拉斷之前（包括δu）的延伸率叫做總延伸率δt。一般來說，δu和δt大，板材允許塑性形變程度也越大，抗破裂性能也更好。

綜上所述，通過調(diào)整以上參數(shù)，可以有效的防止錐形件在拉深過程中產(chǎn)生的一系列缺陷及質(zhì)量問題。更好的使工件成型的同時大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。參考文獻

參考文獻

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