方盒形件拉深压边力与摩擦的数值模拟研究

论文摘要

板料拉深成形是金属冲压工艺类型之一,广泛应用于汽车、航空、航天等冲压件的生产当中。摩擦与润滑状态是板料成形性能及应力、应变和厚度变化的重要影响因素。起皱和破裂是拉深成形工件常伴有的主要成形缺陷。如何使加工出来的工件避免出现以上缺陷或者达到技术指标要求,一直以来是相关领域学者的研究热点。论文基于弹塑性力学和金属塑性成形等相关理论,对方盒形件拉深成形过程中法兰转角及直边区域板料的受力关系模型进行了推导。利用经验公式及三维建模平台完成了拉深模具和初始毛坯外形尺寸的设计与建模。根据方盒形件的拉深成形特点,将压边圈设计为直边区域、法兰转角区域及直边与转角交界区域的十六块分区模型,并利用ANSYS/LS-DYNA有限元平台对分区模型和整体模型在不同压边力加载模式下进行了仿真分析。采用数值模拟方法,针对方盒形件拉深不同区域摩擦状态的改变对成形结果的影响进行了研究。结果表明：对于方盒形件的拉深,将压边圈设计为适当的分区结构、各分区压边圈采取合理的变压边力加载模式可以充分发挥出板料的成形性能、提高板料拉深成形质量；板料与压边圈、凹模法兰及圆角处的接触区域是润滑的重点区域；板料与凸模间的接触表面进行适当的润滑,有益于板料的塑性流动和成形；板料与凹模壁部间的接触表面,靠近凹模口部附近是润滑的重点。方盒形件是典型的非回转体类零件,论文研究结果将对复杂形状工件的拉深成形起到指导和参考作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 板料拉深成形压边力技术的国内外研究情况
• 1.2.1 压边力对板料拉深成形性能的影响
• 1.2.2 板料拉深成形过程中压边力的预测
• 1.3 板料拉深成形摩擦的国内外研究情况
• 1.3.1 理论研究领域的发展状况
• 1.3.2 模拟试验领域的发展状况
• 1.4 板料拉深数值模拟的关键技术
• 1.5 课题的提出及主要研究内容
• 第2章 方盒形件拉深成形力学分析
• 2.1 方盒形件拉深成形的特点
• 2.2 方盒形件拉深变形的区域划分及应力应变状态分析
• 2.3 方盒形件拉深成形凸缘变形区的力学分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 方盒形件拉深数值模拟
• 3.1 方盒形件拉深几何模型的建立
• 3.1.1 拉深模具基本尺寸参数
• 3.1.2 毛坯外形尺寸的确定
• 3.1.3 整体压边圈下几何模型的建立
• 3.2 方盒形件拉深有限元模型的建立
• 3.2.1 材料本构关系
• 3.2.2 单元的选择及网格划分
• 3.2.3 接触及摩擦问题的处理
• 3.3 凸模的运动和加载
• 3.4 板料拉深成形有限元方程的求解
• 3.4.1 有限元方程的建立
• 3.4.2 有限元方程的求解
• 3.5 本章小结
• 第4章 方盒形件拉深压边力对成形结果的影响
• 4.1 整体压边圈方式下的数值模拟结果及分析
• 4.1.1 初始压边力值的确定
• 4.1.2 初始压边力下数值模拟结果及分析
• 4.1.3 恒定压边力下的数值模拟结果及分析
• 4.1.4 变压力下的数值模拟结果及分析
• 4.2 分区压边圈方式下的数值模拟结果及分析
• 4.2.1 各分区压边圈在恒定压边力下的数值模拟结果及分析
• 4.2.2 各分区压边圈在变压边力下的数值模拟结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 方盒形件拉深摩擦状态对成形结果的影响
• 5.1 方盒形件拉深摩擦分析
• 5.2 方盒形件拉深摩擦对成形结果的影响
• 5.2.1 板料与凸模间摩擦状态变化对成形结果的影响
• 5.2.2 板料与压边圈间摩擦状态变化对成形结果的影响
• 5.2.3 板料与凹模间摩擦状态变化对成形结果的影响
• 5.2.4 不同区域摩擦变化对板料厚度变化的影响
• 5.2.5 不同区域摩擦变化对板料应力的影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢