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振动塑性加工,是在塑性成形的同时对被加工材料(或加工工具)施加一定方向、频率和振幅的振动,使材料在振动中产生塑性变形。已有研究表明,外加振动不仅可以降低工件和模具之间的摩擦以及整体成形力,还能在一定程度上提高材料的变形能力,得到更好的加工质量。因此,利用该工艺来扩大镁、铝等一些轻合金材料的应用范围,将是一条值得探索的新途径。本文重点对轻合金的振动冲裁问题进行了研究。将超声振动应用于5052铝合金及AZ31镁合金的冲裁过程中,分析了超声振动对两种材料不同工艺参数下冲裁过程的影响;采用宏观和微观分析方法,结合冲裁变形理论和振动塑性成形理论,探讨了振动冲裁变形的实质。主要工作包括:①归纳和总结了金属振动塑性成形及振动冲裁技术理论研究及应用现状。②应用理论解析和数值方法,设计并制造了振动塑性变形的实验装置及振动冲裁模具。③测试了5052及AZ31的基本力学性能,然后将超声振动叠加在5052、AZ31的冲裁过程。每种材料设置了两种不同的冲裁间隙。比较各种冲裁条件下的冲裁载荷-位移曲线、冲裁断面等实验结果,分析振动对不同材料冲裁过程的影响规律,探讨了振动冲裁机理。④在AZ31振动拉伸实验数据基础上,采用数值模拟方法对AZ31冲裁过程进行分析,并将模拟结果与物理实验结果进行对比。研究发现,振动对铝合金的影响明显较镁合金大;不同材料、不同间隙、不同振幅下的冲裁断裂方式不同;振动对两种材料不同间隙下的冲裁影响规律不同。对5052,振幅较小时(12.5%A、25%A),无论间隙大小,断面质量都较好;振幅较大时(35%A),大间隙下断面质量更优。对于AZ31,大间隙下无论有无振动,断面质量都比较差;小间隙下振幅较小时(12.5%A),断面质量有一定改进。通过本课题的研究,初步掌握了5052铝合金及AZ31镁合金的振动冲裁变形规律,对振动冲裁变形实质有了一定的认识,也为两种材料或其他材料的振动冲裁理论研究与实践应用打下了良好的基础。