橢圓拉伸過程提高成形性的研究 D.H.Parka,*,S.S.Kanga,S.B.Parkb a網(wǎng)絡和模具制造工程研究中心 ,機械工程學院，釜山國立大學，釜山 609-735,韓國 b模具設計部東義技術研究所，釜山 614-715，韓國 摘要： 沖床和模具圓角的半徑、潤滑劑條件、工作速度、壓力邊、摩擦力和間隙改變了拉伸過程的可成形性。一般來說，可能包括拉伸板料成形、制圖、多方面的這些因素同時作用的基本模式的變形。影響沖床和模具角落鈑金加工過程中非常重要的設計。最近，大部分研究對板料拉深成形過程已經進行了成形性的軸對 稱的研究，但沒有任何具體的報告，引入非完全對稱單元成形性能的形狀。此外，傳統(tǒng)的角落半徑沖床和模具的試誤取決于使用的行業(yè)經驗和后處理測試，但只有半徑的近似角落的沖床和模具已被提交。為了獲得最優(yōu)產品在深拉拔工藝、橢圓拉深試驗得出的半徑與幾個角落的沖床和模具。在這項研究中，最優(yōu)角落的半徑沖床和模具的拉深過程中引入非完全軸對稱零件毛胚形狀與工作提出了建議。研究和利用不同實踐技術包括試驗和有限元方法。 關鍵詞： 引入非完全軸對稱拉深沖壓角落，角半徑，有限元方法，空白的形狀 1.介紹 許多研究圓柱的產品的基本原理已經被運 用到拉拔工藝 1-4。因此，這產生了許多應用形狀如長方形、橢圓和非軸對稱的。一般來說，大多數(shù)的研究在深度拉拔工藝的回轉體的形狀中被應用了，但沒有任何具體的報告在橢圓形狀的成形中應用 5-7。為提高拉深的成形過程，沖床和模具角落的半徑、潤滑劑的條件，工作速度、壓邊力、摩擦力、間隙很有影響。一般來說，板料可能包括拉伸成形、制圖、各種這些基本模式的綜合的變形。在設計鈑金加工過程中確定過程變量的影響是很重要的。尤其，沖床的模具半角將直接影響到拉深成形性?？蒲泄ぷ魇垢玫睦斫獍辶铣尚芜^程已經進行了一定的應用包括實 驗和不同技術的有限元法 (FEM)。非軸對稱形狀的成形探討了工藝條件下的毛胚尺寸在主軸和次要軸條件下的差異，以及物料流的不均勻性 8。改變毛胚的形狀是很重要的，因為毛胚最終影響到模具 9、 10。在這項研究中，對橢圓的拉深過程沖床和模具半徑進行了研究，研究它們對成形性的影響。 2.實驗工作 2.1 實驗資料 材料應用于該研究是一種電鍍薄鋼板 SECE薄鋼板的厚度為 1.6毫米。拉伸試驗進行了進一步的研究，研究方向在 0度 45度和 90度方向。拉力長度和寬度的標本分別為25毫米和 50毫米。拉伸過程中的力學性能顯示于表 1。 表 1 力學性能拉伸方向 方向 屈服強度（ Mpa） 抗拉強度（ Mpa） 伸長（ %） 0 210 311 46 45 226 323 43 90 222 307 45 表 2 圓角半徑及間隙（ t=1.6mm） 過程 圓角半徑（ mm） 間隙（ mm） 第一次拉伸 Rp=15,Rd=10 2(1.25t) 第二次拉伸 Rp=12,Rd=8 2(1.25t) 橢圓拉伸 Rp=8,Rd=5 長邊： 1.50,短邊： 1.39 表 3 第一次拉伸下的測試 類型 Rp(mm) Rd(mm) A3 6.4 16 B3 9.6 16 C3 12.8 16 2.2 實驗設備 拉深試驗得出采用沖壓機用 56個毫米直徑和一個沖模直徑為 60毫米。圖 1給出了第一繪畫的過程中使用的工裝夾具的大小。沖床和模具間隙以及圓角半徑都列在表 2中。產品的形成過程包括三個過程：（一）第一次拉伸；（二）二次拉伸；（三）橢圓形拉伸。沖壓半徑（ Rp）及模具半徑（ Rd）在每個制造過程中都不同。確定了最初的最小壓邊力能防止起皺和保持測試過程中每個胚料的參數(shù)不變。橢圓形的拉深試驗的圓弧半徑在 300噸機械壓力機下顯得更復雜。沖壓圓角半徑和模具在第一次 拉伸時的三種類型在表 3中有所提到。 2.3 零件毛胚形狀和測量 最終產品的橢圓形狀是由長邊的圓弧和短的一面的一條直線所組成。所設計的毛胚形狀試誤只是簡單的由等效的曲面面積到最終的產品尺寸組成，然而最終的毛胚尺寸是通過大量的實驗證實 11-13。圖 2給出了所設計的試誤零件毛胚形狀。圖 3和 4給出了每個橢圓拉伸過程的試驗結果。產品壁厚分布的測量已被用作點測量從微米產品的中心到法蘭的邊緣在間距 3毫米的范圍內，產品的厚度從長、短兩邊來測量。 圖 1 尺寸的工具（ mm）用于第一拉伸的過程 圖 2 所設計 的試誤零件毛胚形狀 圖 3 每個過程的試驗結果 圖 4 橢圓拉深的產品 3.結果和討論 在計算材料時使用的是電鍍鋼，它的應力 -應變關系特點為。 （ 1）在模擬過程中應用的變量如下：（ 1）板料厚度， 1.6毫米；（ 2）模具直徑，60毫米；（ 3）沖頭直徑， 56毫米；（ 4）壓邊力， 9800N；（ 5）楊氏模具， 2.1X10MPa；(6)泊松比， 0.3；（ 7）庫倫摩擦系數(shù)， 0.04。薄板，沖頭，模具和壓邊圈間的摩擦系數(shù)由于使用了拉伸油后的濕摩擦系數(shù)為 0.04。假定摩擦系數(shù)在運行過 程中會都保持不變。有限網(wǎng)系統(tǒng)由 445結點和 404元素組成。通過幾何對稱性，四分之一的毛胚得到考慮。圖 5顯示了 46毫米的變形網(wǎng)絡配置。板料成形過程中的可成形性和生產力，可以提高沖頭和模具的圓弧半徑。 為了展示變形形狀的變化相應的變形網(wǎng)格邊界輪廓對沖床高度的影響都顯示在圖 6。假使 Rp=6.4毫米 Rd=16毫米，計算結果和試驗最好吻合在 46毫米。圖 7顯示邊界輪廓形狀在 Rp=9.6和 Rd=16條件下的計算和試驗結果之間的比較。同時圖 8顯示了在Rp=12.8毫米和 Rd=16毫米條線下邊界輪廓形狀在計算和實驗結果下的比 較。 圖 5 產品第一次拉深時的厚度分布 圖 6 邊界輪廓形狀在計算和實驗結果下的比較（ A3型） 圖 7 邊界輪廓形狀在計算和實驗結果下的比較（ B3型） 圖 8 邊界輪廓形狀在計算和實驗結果下的比較（ C3型） 在 Rp=6.4毫米和 Rd=16毫米條件下，沿拉深方向的厚度分布和橫向方向 46毫米顯示在圖 9。在凸肩附近長邊厚度小于短邊，這也是和實驗的結果相符。凸緣區(qū)域的厚度分布的實驗結果和計算結果不同。圖 10顯示在 Rp=9.6毫米和 Rd=16毫米下的實驗結果和有限元方法的比較，同時圖 11顯示實驗結果和有限 元方法在 Rp=12.8毫米和Rd=16毫米條件下的比較。 在整個區(qū)域，壁厚分布在實驗和計算結果下很相符。一種為金屬薄片成形設計的最優(yōu)工藝參數(shù)已經形成。拉深成形工藝優(yōu)化設計條件下的圓弧半徑能得到更好品質的產品。 圖 9 比較實驗結果和有限元方法（ A3型） 圖 10 比較實驗結果和有限元方法（ B3型） 圖 11 比較實驗結果和有限元方法（ C3型） 4.結論 產品橫截面，沖頭圓弧半徑（ Rp）和模具半徑（ Rd）被認為是主要設計參數(shù)。這個研究集中在獲得設計變量如沖頭圓弧半徑和橢圓形拉深模具產品。結果作如下綜述 ：最優(yōu)沖頭圓弧半徑和模具在成形過程中的改善在橢圓形拉深過程中提出了。統(tǒng)計分析在橢圓形杯子拉深中已經應用。凸模圓弧半徑和模具的在計算結果和實驗結果上吻合。 參考文獻 1S.B.Park,Y.Choi,B.M.Kim,J.C.Choi,J.Mater.Process.Teechnol.75(1998)17. 2G.Eshel,M.Barash,W.Johnson,Int.J.Mech.Work.Technol.14(1986)1. 3S.K.Sitaraman,G.L.Kinzel,T.Altan,J.Mater.Process.Technol.25(1991)247. 4S.K.Esche,S.Khamitkar,G.L.Kinzel,T.Altan,J.Mater.Process.Technol.59(1996)24. 5M.Tisza,J.Mater.Process.Technol.53(1995)423. 6S.A.Majlessi,D.Lee,J.Eng.Ind.115(1993)110. 7M.M.Moshksar,A.Zamanian,J.Mater.Process.Technol.72(1997)363. 8D.H.Park,B.K.Choi,S.B.Park,S.S.Kang,J.Kor.Soc.Prec.Eng.15(1999)101. 9C.H.Toh,S.Kobayashi,Int.J.Mach.Tool Des.Res.25(1985)15. 10N.S.Kim,S.Kobayashi,Int.J.Mach.Too