一種確定鈑金成形件毛坯的新方法

sunshine1026

鈑金成形工藝的設(shè)計涉及很多因素，如模具尺寸,、毛坯形狀、板料厚度,、壓邊力,、拉延筋抗力、摩擦,、潤滑等等,。毛坯形狀的確定是鈑金成形工藝設(shè)計中的一個重要問題。如果毛坯形狀合理,，變形沿毛坯分布不均勻的現(xiàn)象就能夠得到明顯改善,，成形極限也可有所提高，并能降低突耳高度,，減少切邊余量,，節(jié)約材料,，而且能減少甚至能免去后續(xù)的修邊工藝,，大大降低了生產(chǎn)成本；另一方面,，合理的毛坯外形能改善成形過程中材料的應(yīng)變分布,，減少缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品的質(zhì)量,。     在生產(chǎn)實際中,，有各種復雜形狀的直、斜壁拉深件和復雜形狀的覆蓋件,。當用沖壓方法制造這類零件時,，為確保制件質(zhì)量和降低原材料消耗，使用合理尺寸和形狀的板料毛坯十分必要,。確定合理的毛坯形狀并不容易,，它是國內(nèi)外學者長期努力探索研究的課題。盡管有很多學者一直在這方面進行探索,，但因鈑金成形是一個非常復雜的過程,，影響成形的因素太多，因而至今未能得到滿意的結(jié)果,。
7 z) o* k: M) f' S) `& p, y    目前已經(jīng)提出了很多確定合理毛坯的方法,。其中包括經(jīng)驗法、幾何映射法,、滑移線法,、反向法、理想成形法,、電模擬法,、有限元法[1~6],。這些方法都是針對某一類鈑金件在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上提出的。各有自己的優(yōu)點和不足,。本文提出了一種物理模擬確定鈑金成形件毛坯形狀的新方法,，定義為物理逆向法。
    1,、物理逆向法的理論基礎(chǔ)
0 s% ^$ F0 U# e! G" h) `    物理逆向法是利用具有形狀可恢復性的高分子聚合物進行模擬試驗,。使用實際的成形模具，由模擬材料制備出零件,，然后對其進行修邊,，利用材料的形狀可恢復特性對修邊后的成形件進行高溫退火展開，得到一個平面高分子聚合物平板,，將這個平板的外緣形狀作為鈑金成形件的毛坯形狀,。此方法主要是利用模擬材料的形狀可恢復性和模擬試驗的相似性原理。
1 f+ y7 ~, P6 T, R% r    (1) 相似性原理
    使用模擬材料進行物理試驗時模擬材料和原型材料必須符合相似理論,，鈑金成形中要求的力學相似條件[7,，8]有：
    ① 應(yīng)力應(yīng)變相似性的判別，當模擬材料與原型材料的σ/σS-Eε/σS曲線重合時,，兩者的σ-ε曲線完全相似,，其中：σ為應(yīng)力，σS為屈服強度,，E為彈性模量,，ε為應(yīng)變。
    ② 屈服準則的相似判據(jù),，即模擬材料與原型材料應(yīng)服從相同的屈服準則,。
    ③ 泊松比的相似判據(jù)，即模擬材料與原型材料的泊松比變化規(guī)律應(yīng)一致,。
    (2) 模擬材料的選擇
+ X/ U* `; N" H    高分子聚合物是一種雙相材料,，即存在可熔和不可熔兩組分子鍵網(wǎng)格。室溫時,，這兩組網(wǎng)格都是固態(tài),，載荷由它們共同承擔，加熱后,，可熔網(wǎng)格化為液體,，載荷主要由不可熔網(wǎng)格承擔。當溫度達到凍結(jié)溫度時,，載荷全部由不可熔網(wǎng)格承擔若此時開始降溫,，則可熔網(wǎng)格開始固化變硬，將不可熔網(wǎng)格因承擔載荷所發(fā)生的變形固定下來。溫度降至室溫,，卸去載荷,，這一變形態(tài)仍被保存下來。根據(jù)力的相似條件,，這一變形過程與金屬的彈塑性變形具有相似性,。因此選擇這種具有形狀可恢復性的高分子材料為模擬材料，如聚碳酸酯(PC),、有機玻璃(PMMA),，它們具有如下特點：
    ① 聚碳酸酯的σ/σε-Eε/σε關(guān)系曲線與許多具有硬化性能的金屬材料一致，服從Misses屈服準則,。
* p/ o. \# F0 U2 ]( o0 P! z    ② 聚碳酸酯與鋁材在相應(yīng)應(yīng)變范圍內(nèi)的泊松比變化規(guī)律也基本一致,。
) _2 n7 @4 S4 e  R    ③ 當應(yīng)變較大時(5%~8%)，聚碳酸酯處于一種特殊的高彈性狀態(tài),，類似金屬的塑性狀態(tài)一般利用這一狀態(tài)來研究金屬的彈塑性特性,。
    (3) 物理逆向法的機理
    選擇與成形材料具有力學相似條件的模擬材料，用模擬材料進行物理成形試驗,。在成形中其它工藝條件應(yīng)與原形材料具有相似性,。通過物理成形試驗，得到一個模擬材料的成形件,，對其進行修邊處理,，得到和實際零件幾何形狀相同的成形件。
    選用的模擬材料具有形狀記憶性和應(yīng)力,、應(yīng)變凍結(jié)性兩個特性。利用形狀記憶性,，將物理模擬試驗中得到的經(jīng)過修邊的成形件進行加熱,，高溫退火，使成形件恢復成板料,�,？梢杂没謴秃蟮陌辶系男螤钭鳛殁k金成形件毛坯的展開形狀，進行試壓,。如果不能滿意,，可將它作為第2次物理模擬試驗的毛坯確定依據(jù)，重復上述過程,。以便得到合理滿意的毛坯展開形狀,。

卓哲

確定合理毛坯的方法。其中包括經(jīng)驗法、幾何映射法,、滑移線法,、反向法、理想成形法,、電模擬法,、有限元法[1~6]及物理逆向法。學習了解,，

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