盒形件拉深成形径向分块压边工艺研究

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当模具和板坯尺寸、润滑、速度、温度等条件一定时,压边力是拉深成形过程中的唯一可控参数,压边力及压边力控制技术至今仍是研究热点之一。传统的分块压边方法,是对非对称件件的拉深成形沿周向对不同的变形区域分别压边的。由于盒形件在拉深过程中法兰区在周向和径向上厚度分布都不均匀,周向分块压边只能对周向不同质点分别提供压边力,而径向分块压边方法可以沿径向对不同质点进行压边,因此将径向分块压边方法引入盒形件拉深成形工艺是有实际意义的。对盒形件拉深成形,建立法兰区皱纹模型,计算临界压边力。分析比较盒形件径向分块压边工艺与整体压边工艺的压边效果。采用径向和周向混合压边方法,研究各工艺参数对拉深过程的影响。首先,采用有限元方法对盒形件拉深成形厚度变化规律进行了分析。在整体压边条件下,当直边相对长度大于0.222时,径向上从凹模口到法兰外缘圆角区厚度逐渐减小,直边区情况相反;周向上圆角区与直边区厚度差值较大。然后,采用能量法导出盒形件法兰区临界压边力计算表达式,分析了直边相对长度和皱纹模型对临界压边力的影响,并根据厚度变化规律,建立了轴对称件和盒形件法兰区皱纹模型。计算了整体压边和径向分块压边的临界压边力,当分块位置在距凹模口20mm处,皱纹幅值系数=0.5时,对于轴对称件,压边力差值为7.74kN,对于盒形件直边区,压边力差值为2.364kN。且在(0,1)的范围内变化, Q>0始终成立,然后采用数值模拟验证了理论结果,证明径向分块压边方法优于整体压边方法,并且直边相对长度越小,该压边方法的压边效果越好。实验结果验证了径向分块压边方法的优越性和可行性,且内外压边力比值为1:2时压边效果最好。最后,将径向分块与周向分块相结合,提出混合分块压边方法,将有限元模拟与正交试验相结合,采用整体压边、周向分块压边、混合分块压边进行分析,表明混合分块压边效果优于整体压边和周向分块压边,且得出当圆角区和直边区压边力比值为1:1,圆角区内压边块宽度为20mm,内外压边力比值为1:2时,混合分块压边压边效果最优的结论。利用有限元分析模拟验证正交试验结果的可靠性。
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