薄板件臺(tái)階斷面FCF加工法的工藝與理論研究.pdf

1、現(xiàn)今，沖壓和冷鍛加工的內(nèi)容已比較豐富，加工形式已經(jīng)相當(dāng)繁多，基本工序及派生工序均各有幾十種，且仍在不斷發(fā)展。 隨著冷壓成形工藝技術(shù)的迅速發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，許多結(jié)構(gòu)零件都采用板料制備而成。近年來(lái)，比較時(shí)興籍板類零件與體積成形的結(jié)合加工，即FCF加工法(flow cntrol forming of sheet metal)，不僅能保證零件有足夠的精度和強(qiáng)度，生產(chǎn)成本低，而且快速高效，制件質(zhì)量穩(wěn)定，促生了一些新零件的批量生產(chǎn)

2、。因此，將板料沖壓成形和冷鍛體積成形工藝相結(jié)合的FCF加工法成為冷壓加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，越來(lái)越引人注目。針對(duì)某種產(chǎn)品或一項(xiàng)特定指標(biāo)的需要，研發(fā)一種冷壓復(fù)合新工藝，進(jìn)而分析其工藝本源內(nèi)容，對(duì)學(xué)術(shù)理論和生產(chǎn)實(shí)際都有重大的意義和價(jià)值。 論文針對(duì)在料厚方向上有臺(tái)階形的薄板零件，于導(dǎo)師構(gòu)想的“金屬板料臺(tái)階斷面沖裁件的制造方法及模具”的前提下，對(duì)FCF加工法新工藝、新模具乃至冷壓成形技術(shù)的研究，是結(jié)合有限元數(shù)值模擬、工藝實(shí)驗(yàn)觀察和理

3、論分析計(jì)算這三方面來(lái)進(jìn)行的。 數(shù)值模擬手段己成為評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的重要手段，對(duì)其仿真結(jié)果的解釋和說(shuō)明也需要設(shè)計(jì)者的理論經(jīng)驗(yàn)和工藝知識(shí)來(lái)進(jìn)行分析和判斷。基于金屬塑性成形有限元基本原理和關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，運(yùn)用商用有限元分析軟件DEFORM，建立了科學(xué)而有效的2D和3D模型，在模擬獲得的工件材料變形過程、應(yīng)力應(yīng)變分布情況、速度場(chǎng)分布及力一行程曲線等仿真結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)和挖掘工藝內(nèi)涵和技術(shù)知識(shí)，為試驗(yàn)研究和理論分析打下了良好的基礎(chǔ)。 本文的主

4、要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)為： (1)利用工藝試驗(yàn)手段，首先針對(duì)臺(tái)階形內(nèi)孔薄板件和臺(tái)階形外緣薄板件，分別將凸模、凹模設(shè)計(jì)成臺(tái)階形狀進(jìn)行組配，制作了相應(yīng)的臺(tái)階沖孔和臺(tái)階落料簡(jiǎn)易工藝試驗(yàn)?zāi)?。使用AL-1100鋁板，對(duì)臺(tái)階沖孔工藝和臺(tái)階落料工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)易工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證了數(shù)值模擬研究結(jié)果，并提出了一個(gè)臺(tái)階沖孔的合理壓邊條件。 (2)在簡(jiǎn)易工藝試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果吻合的情況指導(dǎo)下，一種外緣臺(tái)階形且內(nèi)部有臺(tái)階孔的薄板零件，設(shè)計(jì)制造了一副沖壓冷

5、鍛組合模具，在壓機(jī)的一次行程中，用鋁、銅板材料完成多個(gè)冷壓工藝基本工序單元的組合，成形出這種外緣和內(nèi)孔均有臺(tái)階形狀的薄板零件。并結(jié)合數(shù)值模擬測(cè)量和工藝試驗(yàn)分析，提出了一個(gè)此類臺(tái)階薄板零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的定量參考依據(jù)，即孔與外緣臺(tái)階壁間距δ的合理數(shù)值范圍，進(jìn)一步驗(yàn)證分析了本FCF新工藝的可行性和有效性。 (3)在理論分析方面，對(duì)材料的冷作硬化效應(yīng)進(jìn)行了探討，并分析了臺(tái)階高度、臺(tái)階內(nèi)孔徑及臺(tái)階外緣徑等對(duì)工件臺(tái)階成形性能的影響。參考對(duì)比了現(xiàn)