半球形零件拉伸成型的数值分析.doc

半球形零件拉伸成型的数值分析

1  绪  论
1.1  背景及目的
　　　拉深是一种用平板毛料制成容器状零件的冲压成形方法，在飞行器、汽车、家用电器制造业得到了广泛的应用，并且可以作为评价板料成形性能的一种重要试验方法。早在三十年代人们就开始了对筒形件拉深成形的理论和实验研究，但系统和全面的研究，是在筒形件拉深被作为一种重要试验方法提出来之后才大量开展的。Swift在1939年提出以拉深试验作为评价材料成形性能好坏的基本试验方法之一。由于此试验方法的独特优点，已经被冲压界定为评定材料成形性能的必不可少的试验方法。
筒形件拉深的研究是从理论和实验两方面进行的。实验研究的目的是为探讨拉深试验和其他较为简单的工艺试验的相关性，能否用简单工艺试验的试验参数来评定材料的拉深成形性能，以及试验上确定板料拉深性能的方法。Swift最早对拉深成形的力、功、应变以及能够成功地拉深成形的条件进行了系统的试验研究，为筒形件拉深成形的理论分析提供了可靠的基础；同时还研究了凹模圆角上的弯曲所引起的拉伸和变载问题，给出了摩擦系数的确定方法。肖夫曼在实验上得出摩擦和几何条件对材料的厚度变化分布有显著影响。在探讨单向拉伸试验测得的基本应力应变性质和拉深性能的关系方面，M.H.Sommer做了最早的努力，其后C.Arbel继续了这方面的工作，发现了应变强化模数和拉深性能的相关性。R.L.Whiteley对22种钢板、A.N.Bramley和P.B.Mellar对钛、锌板进行了试验，以研究拌料的各向异性对拉深性能的影响，认为代表各向异性的单向拉伸试验之宽向和厚向应变之比R越大，其拉深性能越好。在理论研究方面，人们一直在努力对此成形过程进行理论分析并计算成形力。Pomp和Sachs对此进行了最早的工作，为以后的理论研究奠定了基础。Hill接着分析了径向拉延问题[1]，他考虑的是平面应力、应变的极限情况。最早对拉深成形问题进行全面理论分析的是Chung和Swift，他们求解了变形区域的应力应变分布以及最大凸模载荷、总凸模功率和载荷行程曲线，讨论了凹模圆角上的弯曲和摩擦的影响，改进了弯曲计算模型；以后，Siebel和Panknin又继续寻找简单的方法以计算成形力。在利用单向拉伸试验的结果来推算各种材料的拉深性能方面，Norris、G.sachs、C.Arbel等人进行了深入的研究。