板料大论文(上海工程技术大学)

课程大论文题目《板料成型性能及CAE分析》课程大论文学院材料工程学院专业材料成型及控制工程（模具CAD/CAM）班级053113110姓名蒋骁指导老师龚红英完成日期2016年11月11日上海工程技术大学课程大论文《板料成型性能及CAE分析》课程大论文1板料成形性能的影响因素国内研究现状蒋骁053113110摘要：现今，自动化技术已用于制造各种板料金属零件、模具和模具零件之中，但这些工艺技术的应用主要还是依赖于人的经验和判断。之所以如此是由于与板料加工相关的可变因素非常多，而且这些因素的互相作用极为复杂，所有这些因素都互相依存，不同程度得决定了零件加工的成败。由于这些因素的互相影响特点，所以板料加工性能是不容易度量的。所以，板料成形性能的影响因素一直以来都是国内外的研究重点。本文对国内有关于板料成形性能的影响因素进行了粗略的统述和介绍。关键词：板料成形，性能，影响因素现今，自动化技术已用于制造各种板料金属零件、模具和模具零件之中，但这些工艺技术的应用主要还是依赖于人的经验和判断。之所以如此是由于与板料加工相关的可变因素非常多，而且这些因素的互相作用极为复杂，所有这些因素都互相依存，不同程度得决定了零件加工的成败。由于这些因素的互相影响特点，所以板料加工性能是不容易轻易度量的。所以，板料成形性能的影响因素一直以来都是国内外的研究重点。本文对国内有关于板料成形性能的影响因素进行了粗略的统述和介绍。一般来说，板料成形性能依赖于压力、拉力、拉伸速度、温度这些与金属抵抗拉长断裂有关的因素，金属材料的尺寸、形状、第二相微粒的分布状况等对其性能影响也很大。板料成形过程不是稳定不变的，而是一个逐步变化的过程。压力和拉力的分布，决定于许多重要的工艺参数，比如模具的设计，工件尺寸形状和润滑。控制这些参数以及一些基本的材料参数，可增加金属材料在断裂之前的塑性变形程度。综合参考文献中的论文、专著。这些影响因素可以概括得分为加工因素和材料因素。一般情况下加工因素决定板料上外载荷的特性，而材料因素决定材料对所施加载荷的反应。以下是两种因素的细分介绍。上海工程技术大学课程大论文《板料成型性能及CAE分析》课程大论文21加工因素1.1不同冲压速度对板料成形性能的影响不同的冲压速度对圆筒件底部区域和冲头圆角部分影响较大，对其它区域的影响较小；在一定的冲压速度范围内，随着速度的增大，正弦变化与恒定的冲压速度对板料性能的影响差距也在逐渐减小；并且随着冲压速度的降低，冲头圆角部分的减薄也越明显；拉深成形时，单元的应变处于压缩状态。并且随着速度的增大，正弦变化的冲压速度与恒定冲压速度下单元的应变差值也在逐渐减小。通过解析方法建立板料拉深成形过程的成形极限曲线(FLC)，并据此建立损伤与失效准则，将其加入到有限元模型中。可以通过模拟的方法得到板料的极限拉深系数；恒定速度加载下与正弦变化加载下得到的极限拉深系数差别不大；在一定速度范围内，随着冲压速度的增大，板料的极限拉深系数会相应降低。[1]可知，冲压速度的增加，板料的极限拉深系数会相应减少，即板料的成形性能下降。1.2板料形状等变量对板料成形性能的影响由李书涛，2002年发表的《工艺参数对板料成形性能的影响》一文，我们可以得到结论：(1)板料在切去边角对于角部的成形是有利的，可以降低法兰起皱的趋势，减少拉深力，防止角部拉裂。（2）凹模圆角半径在板料冲压中是一个重要的参数，凹模圆角半径对于板坯的成型性能又非常大的影响。选择合适的凹模圆角半径是关键的。（3）对于深拉深区，拉延筋对于板坯的流动和应力分布的影响是巨大的；对于浅拉深区，拉延筋的影响不大。1.3单位压边力对板料成形性能的影响单位压边力的增大，会减少起皱的发生，但是，成形极限又受到限制。因此，必须找到一个大小合适的单位压边力值，此值既能保证成形极限较大，又能使表面质量平整光洁，不起皱，这种单位压边力正是生产实践所需要的，弹塑性有限元法模拟分析单位压边力对金属板材成形极限和表面质量的影响的方法是可行的。增大单位压边力至某一合适的值时，变形网格比较有规律，线条比较光滑；应变分布集中，合适的单位压边力对法兰部分有一定的约束，保证板材沿拉深方向充分的延伸。由此可以证明合适的单位压边力可以有效地防止工件法兰部位的起皱，提高工件表面成形质量。上海工程技术大学课程大论文《板料成型性能及CAE分析》课程大论文3板材拉深成形过程中，必须调整压边力的大小，否则板材成形极限是有限的。因此，在一定的成形条件下，为了加大拉深件的成形极限而又不出现拉裂或起皱现象，通过数值模拟调整压边力，有以下优点：（1）可以避免因获取大小合适的压边力进行反复试验时造成的材料浪费，从而降低了设计成本。(2)可以缩短设计周期。(3)可以提高成形极限和板材成形后的表面质量。[3]2材料因素2.1材料载荷曲线对材料成形性能之间的关系载荷曲线是材料成形过程中材料受到凸模冲头压力的变化曲线，它是利用安装在曲柄滑块上的传感器对凸模施加给板料的力进行测定。通过一定的编程软件系统将所采集的信号转换成与时间或者位移相关的曲线。利用与设备相连的计算机上安装的软件对材料的成形过程中模具或试样进行信息采集得到相应速度、力、行程之间关系的曲线。通过对多组载荷曲线进行分析总结，找出同种材料各种加工方式过程中载荷曲线的变化规律。对比不同材料同一实验的载荷曲线得到不同材料成形性能的强弱。最终能推出材料载荷曲线对材料成形性能之间的关系。[8]2.2材料模型设定对于板料成形数值模拟的影响板料成形是一个非常复杂的过程，如何准确描述材料的非线性，提高模拟精度和回弹预测能力，值得研究。材料模型的研究是数值模拟研究中一个十分活跃的领域。国内外大量的研究表明，近期内板料成形数值模拟技术中材料模型研究热点主要集中在屈服函数、强化模型研究两个方面。（1)建立准确描述材料各向异性的屈服函数，重点在非二次各项异性屈服函数的建立，同时在宏观屈服函数的建立中考虑材料微观组织演化因素。（2)由描述平面问题的屈服函数研究，向描述三维问题转变。（3)强化模型要能精确描述板料包申格效应、交叉效应等宏观力学特性。同时考虑适用于非比例加载、循环加载、多路径加载等情况的材料模型研究。参考文献上海工程技术大学课程大论文《板料成型性能及CAE分析》课程大论文4[1]范泽.冲压速度对板料成形性能的影响研究[D].合肥工业大学,2015.[2]李书涛,李赞,董湘怀.工艺参数对板料成形性能的影响[J].锻压技术,2002,03:22-23+26.[3]何丹农,王东哲,郑效丹,汪锐,张苇,丽均.研究单位压边力值对板料成形性能的影响[J].金属成形工艺,2001,01:4-7.[4]许自然,高霖,崔震,徐岩.不同压头形状下板料渐进成形性能研究[J].机械科学与技术,2009,05:614-617.[5]史晓帆.金属板料渐进成形精度控制技术研究[D].南京航空航天大学,2013.[6]龚红英.板料成形性能及CAE分析[M].机械工业出版社,2014.[7]吴建军,周维贤.板料成形基础[M].西北工业大学出版社,2004.[8]程令霞.金属板料成形性能测定及载荷曲线形态分析[D].上海工程技术大学,2015.[10]臧顺来,郭成,张珂.板料成形中材料模型的研究进展[J].塑性工程学报,2007,02:97-102.