(1)了解冲压成形技术的应用及方法,主要对拉深成形技术进行研究。分析矩形拼焊件拉深成形的工艺及焊缝偏移问题,并对国内外现状加以了解;
(2)分析矩形拼焊件拉深成形过程中的特点,探讨矩形拼焊件拉深成形过程中可能的缺陷及产生的原因;
(3)学习矩形拼焊件拉深成形有限元模拟的方法,设计单因素试验的方法,以便设计后续的正交试验;
(4)在理论分析的基础上进行简单计算,建立矩形拼焊件冲压成型的CAD模型;
(5)利用有限元仿真软件Dynaform,对影响矩形拼焊件的拉深成形的单因素(如板厚比、凹模圆角半径、凸模圆角半径和转角半径、压边力及焊缝位置等)进行试验分析。最后进行正交试验,找出一组最优的试验因素的组合并进行简单验证。
目前,绝大部分的仿真试验分析主要研究的都是拼焊板方盒件的情况,很少有拼焊板矩形件的研究。虽说方盒件和矩形件都属于盒形件,有一定的相似性,但由于拉深成形情况的复杂性,矩形件相较方盒件而言更为复杂。方盒件可以看做特殊形式的矩形件,因此研究矩形件的拉深成形性能是很有必要的。
1.4 论文的组织结构
本论文主要分为以下几个部分:
第一章:主要介绍矩形拼焊件的拉深成形研究的课题背景,简介了拼焊板的国内外研究现状,明确了研究内容及目标,简单安排了论文的结构;
第二章:分析矩形拼焊件的拉深成形性能,并对其成形中的缺陷进行简单的介绍;
第三章:在理论分析的基础上,建立矩形拼焊件拉深成形中所需的有限元模型,对冲压模具的基本尺寸参数进行确定;
第四章:利用有限元仿真软件Dynaform完成矩形拼焊件拉深成形的单因素仿真试验,并对试验结果进行数据处理与分析,得出试验结论。进行正交试验,对各因素进行交互研究,探求一个较优组合方案,对最优方案进行试验验证。
2 矩形拼焊件拉深成形机理分析及焊缝偏移
拉深俗称拉延,是利用拉深模具将平板毛坯制成开口空心零件,或以开口空心零件为毛坯,通过拉深进一步改变其形状和尺寸的常用冲压加工方法;用拉深的方法可以制成锥形、盒形、筒形、阶梯型、球形和其他各种形状的薄壁零件;拉深和其他冲压成形工艺配合,还可以制造形状极为复杂的零件,如汽车车门等;用拉深方法制造的薄壁空心件,零件的强度和刚度好,精度高,材料利用率高,生产效率高;拉深可加工直径几毫米的小零件,也可以加工φ2m~φ3m的大型零件,加工范围非常广泛,因此拉深加工的方法在航空航天、电器和电子、汽车、国防等工业部门以及日用品生产中占据相当重要的地位[13-14]。
2.1 矩形件拉深成形理论分析
矩形件属于盒形件的一种。盒形件的拉深变形具有不均匀性。与旋转体零件的拉深成形相比较,矩形件毛坯变形区的变形分布情况要复杂得多。矩形工件可以认为是由圆角部分和直边部分组成的,其拉深变形可近似地认为:直边部分相当于简单的弯曲,圆角部分则近似于圆筒形件的拉深;但在拉深成形过程中,直边部分和圆角部分必然会存在互相影响,影响程度随着盒形的形状不同而不同[15]。
矩形件的拉深特点为[16]:
(1)由于径向拉应力σ1沿盒件周围的分布不均匀,在圆角部分有最大值,直边部分则有最小值。因此,考虑到应力的不均匀性,圆角处的平均拉应力与相应的圆筒形件(拉应力平均分布)相比小得多。故而,矩形件在危险断面处的载荷小得多,因此,在同等条件下,矩形件可选取较小的拉深因数。
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