板材成形試驗模具設計及仿真畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 （）分析式（）、式（）可得，在給定拉深系數m=r0/R0，給定材料牌號（即材料拉深實際應力曲線冪次式中常數k和n），給定拉深時刻（即突緣半徑Rt）,以不同的R值代入式（）、式（）。便可得到突緣變形區拉、壓應力的分布。 σr和σθ分布曲線，突緣上徑向拉應力σr和切向壓應力σθ的分布是兩條等距離的對數曲線。徑向拉應力σr在凹模洞口（R=r0時）最大，其值為 （）切向應力σθ在突緣邊緣（R=Rt時）最大，其值為 （）純剪應力狀態：σr、σθ絕對值相等的點（σr=|σθ|）R=，以內以拉應力σr為主。且σθmax與突緣起皺有關，σrmax與筒壁拉裂有關。所以下面對其分別作以下分析。（）、式（）求出的變化規律。隨著拉深過程的不斷進行，突緣變形區材料的變形程度與變形抵抗力逐漸增加，所以σθmax~Rt/R0曲線也始終上升，其變化規律與材料實際應力曲線相似。在拉深的初始階段σθmax的增加比較快，以后逐漸趨于平緩。由式（）可見。σr max的數值乃是與lnRt/r0的乘積，表示材料的變形抵抗力，隨著拉深過程的進行，其值逐漸加大。lnRt/r0反映了突緣變形區的大小，隨著拉深的進行，突緣變形區逐漸減小，lnRt/r0的數值也不斷減小。由于以上兩個相反因素相互消長的結果，凹模洞口的拉應力σr max在某一階段達到最大值，然后又逐漸下降（）。又由于拉深初始階段材料變形抵抗力的增長較快而突緣變形區的縮減較慢。以后材料變形抵抗力增長較慢而突緣變形區的縮減逐漸加快。所以一般均發生在拉深的起始階段，即當Rt=~。由式（）可知，的具體數值完全取決于板料的機械性能與拉深系數m。給定一種材料和拉深系數，即可求出相應的。經過大量的計算結果，可將確定的計算公式調整歸納成以下的形式： （）式中：a、b——與材料性質有關的常數。εjab 筒壁傳力區分析凸模壓力P通過筒壁傳至突緣的內邊沿，將突緣變形區的材料逐步拉入凹模（）。突緣材料的變形抗力（突緣在凹模洞口的徑向拉應力σr max）是拉深件筒壁所受拉力的主要組成部分，除此之外還有：（1） 壓邊力Q在突緣表面所產生的磨擦阻力。設磨擦系數為μ，則上下表面額度摩擦阻力合計為2μQ。筒壁傳遞拉力的面積為πdt。因此壓邊摩擦力在筒壁內部產生的單位拉應力σm為 （）（2）當突緣材料繞過凹模圓角時，還必須在凹模圓角區克服摩擦阻力。由于磨擦阻力的影響，另一端施加的拉力T必須大于W（）。顯然，包角α越大、且摩擦系數μ越大，T值也就越大。由簡單的關系可得如果板料在凹模圓角處的包角為α，考慮上述因素，筒壁為了拖動突緣。必須傳遞的力顯然不是σr max+σm。而是：（3）突緣板料流經凹模圓角時所產生的彎曲阻力σw。σw可作如下估算。，設材料在進入圓角部分后，沿凹模圓角半徑移動了長Δl的一段，其得到的平均身長量為使消耗于圓角部分的外力Pb和內力的彎曲功相等，即：求得附加彎曲力為：式中：d——凹模口直徑； σ——材料剛進入圓角部分時的變形抵抗力。筒形部分對彎曲的單位抵抗力為：因為材料在最大載荷下，σ值相當大，為了簡化計算，可設σ=σb。這里σb是假象極限強度。則 （）式中：rd——為凹模的圓角半徑。歸納以上各項，最后可以求得筒壁為了使拉深件流入凹模所需的單位拉應力為： （）在拉深的某一初始階段，突緣的徑向拉應力達到了最大值，而包角α也趨近于90176。這時σ值最大。由于eμπ/2≈1+μπ/2≈1+。根據上式，筒壁所受的最大單位拉應力σmax可以寫作： （）將式（）、式（）、式（）所表示的、σm、σw值代入式（），可以求得σmax為： （39。）最大單位拉應力σmax求得后，最大拉深力Fmax即可求得為： （）3 成形極限試驗的力學極限分析在成形極限試驗中，脹形里的計算為[9]： （） （）式中：F——脹形里（N）；σ——脹形單位壓力（MPa）；A——脹形面積（mm2）；S——脹形變形區真實應力，近似計算可取為材料的抗拉強度Rm（MPa）；D——脹形最大直徑（mm）；t——坯料原始厚度（mm）。 成形高度一般情況，先以平頭凸模為例，求出成形極限試驗的成形高度[10]。a)b) 圓角部分材料用直線代替曲線的方法用平頭凸模成形時，在接觸角θ未達到90176。以前。有ab和cd兩個弧段、和bc直切線段。設r0、rp和rd都是模具半徑已加一般材料厚度的數值，間隙可忽略不計。由于用實際母線計算過于繁瑣，不能直接用公式求出成形高度h，為簡化，這里以直線ad代替abcd曲折線，這里： （）以Q來表示實際母線abcd和簡化直線ad分別計算出有a到d的旋轉面的比值，即：Q=實際面積/簡化面積 （）設rp/r0=kp，對于常用的rd=。為避免由于簡化所引起的誤差，可以用Q值乘以簡化面積以更正它，更正后的面積為：坯料ao39。的面積為：面積差即面積增量為： 平頭凸模成形的Q值與（k）值Q\kp30176。()()()()()()60176。()()()()()()90176。()()()()()()設同時利用式（），可以根據Q與θ，這樣： （）通過試驗，得以下的關系： （）式中，常數G為：式中：εB——材料在受拉失穩前的均勻延伸率。，乃折合塑區半徑（用R=2εBrd可以得到更好的效果）摩擦系數μ與潤滑有關。在一般潤滑情況。再用平頭凸模時，一般θ≈60176。左右，可設k≈（）和式（），可求得成形高度h為： （）式中 （），當r0=rp時，即相當于用圓頭凸模成性的情況。同樣設Q為實際面積與簡化面積的 比值，設rd/r0=kd，則由式（）求得的Q值，和用上述同樣的方法求得的k值，列于表 圓頭凸模成形的Q與（k）值Q\kp30176。（）()()()()()45176。（）()()()()()60176。()()()()()() 大多數材料在用圓頭凸模的成形中θ≈45176。可設k≈，在式（）中，當r0=rp，并以k= （）計算實例已知對于拉深試驗凸模直徑dp=50mm，凸模圓角半徑rp=5mm，板料直徑D0=110mm。對于成形極限試驗凸模直徑dp=100mm，凸模圓角半徑rp=50mm，凹模內徑Dd=110mm，凹模圓角半徑rd=10mm，板料直徑D0=200mm。 中厚板的力學極限計算 45鋼材料狀態抗拉強度（Rm/MPa）屈服強度（）延伸率(εB) εj以退火539~686353這里取Rm=560MPa（1）凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=，板料厚度取t=3mm。首先利用GB/T （Ⅰ） （Ⅱ）式中 Fp max——最大拉深力（N）；t0——板料基本厚度（mm）；D0——試樣直徑（mm）。則有所以在拉深試驗中，壓邊力取為15kN。①根據式（39。）和式（），取μ= （39。） （）=，b=。取m=所以，對于金屬薄板成形性能試驗中凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=，厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。②當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求能拉深的板料的最大厚度根據式（39。）和式（）求得t≈所以，鋼板。（2）凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=。①根據式（39。）和式（），取μ==，b=。取m=所以，對于金屬薄板成形性能試驗中凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=，厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。②當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求拉深的板料的最大厚度根據式（39。）和式（）求得t≈所以，在該試驗機的力值能力下，板。（3）凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=13mm。①根據式（39。）和式（），取μ==，b=。取m=對于金屬薄板成形性能試驗中凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=13mm的拉深模具下，厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。②當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求拉深的板料的最大厚度根據式（39。）和式（）求得t≈所以，板。（4）凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=。①根據式（39。）和式（），取μ==，b=。取m=所以，對于金屬薄板成形性能試驗中凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=，厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。②當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求拉深的板料的最大厚度根據式（39。）和式（）求得t≈所以，鋼板。（5）凹模直徑Dd=57mm，凹模圓角半徑rd=25mm。①根據式（39。）和式（），取μ==，b=。取m=所以，對于金屬薄板成形性能試驗中凹模直徑Dd=57mm，凹模圓角半徑rd=25mm的拉深模具下，厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。②當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求拉深的板料的最大厚度為根據式（39。）和式（）求得t≈所以，鋼板。 成形極限試驗（1）成形高度的計算，根據式（） （） （2）根據式（）、式（） （） （）所以，對于金屬薄板成形性能試驗中在成形極限的模具中成形厚度為3mm的45鋼試件。該試驗機能夠滿足此試驗的力值要求。（3）當試驗機提供500噸拉力即大約500kN時，求出t≈在做成形極限試驗時，鋼板。 10鋼材料狀態抗拉強度（Rm/MPa）屈服強度（）延伸率(εB) εj以退火294~432206這里取Rm=350MPa（1）凹模直徑Dd=，凹模圓角半徑rd=，板料厚度取t=3mm。同上，首先利用GB/T （Ⅰ） （Ⅱ）則有所以在拉深試驗中，壓邊力取為15