外文翻译--椭圆拉伸过程提高成形性的研究 中文版

椭圆拉伸过程提高成形性的研究 D.H.Parka,*,S.S.Kanga,S.B.Parkb a网络和模具制造工程研究中心 ,机械工程学院，釜山国立大学，釜山 609-735,韩国 b模具设计部东义技术研究所，釜山 614-715，韩国 摘要： 冲床和模具圆角的半径、润滑剂条件、工作速度、压力边、摩擦力和间隙改变了拉伸过程的可成形性。一般来说，可能包括拉伸板料成形、制图、多方面的这些因素同时作用的基本模式的变形。影响冲床和模具角落钣金加工过程中非常重要的设计。最近，大部分研究对板料拉深成形过程已经进行了成形性的轴对 称的研究，但没有任何具体的报告，引入非完全对称单元成形性能的形状。此外，传统的角落半径冲床和模具的试误取决于使用的行业经验和后处理测试，但只有半径的近似角落的冲床和模具已被提交。为了获得最优产品在深拉拔工艺、椭圆拉深试验得出的半径与几个角落的冲床和模具。在这项研究中，最优角落的半径冲床和模具的拉深过程中引入非完全轴对称零件毛胚形状与工作提出了建议。研究和利用不同实践技术包括试验和有限元方法。 关键词： 引入非完全轴对称拉深冲压角落，角半径，有限元方法，空白的形状 1.介绍 许多研究圆柱的产品的基本原理已经被运 用到拉拔工艺 1-4。因此，这产生了许多应用形状如长方形、椭圆和非轴对称的。一般来说，大多数的研究在深度拉拔工艺的回转体的形状中被应用了，但没有任何具体的报告在椭圆形状的成形中应用 5-7。为提高拉深的成形过程，冲床和模具角落的半径、润滑剂的条件，工作速度、压边力、摩擦力、间隙很有影响。一般来说，板料可能包括拉伸成形、制图、各种这些基本模式的综合的变形。在设计钣金加工过程中确定过程变量的影响是很重要的。尤其，冲床的模具半角将直接影响到拉深成形性。科研工作使更好的理解板料成形过程已经进行了一定的应用包括实 验和不同技术的有限元法 (FEM)。非轴对称形状的成形探讨了工艺条件下的毛胚尺寸在主轴和次要轴条件下的差异，以及物料流的不均匀性 8。改变毛胚的形状是很重要的，因为毛胚最终影响到模具 9、 10。在这项研究中，对椭圆的拉深过程冲床和模具半径进行了研究，研究它们对成形性的影响。 2.实验工作 2.1 实验资料 材料应用于该研究是一种电镀薄钢板 SECE薄钢板的厚度为 1.6毫米。拉伸试验进行了进一步的研究，研究方向在 0度 45度和 90度方向。拉力长度和宽度的标本分别为25毫米和 50毫米。拉伸过程中的力学性能显示于表 1。 表 1 力学性能拉伸方向 方向 屈服强度（ Mpa） 抗拉强度（ Mpa） 伸长（ %） 0 210 311 46 45 226 323 43 90 222 307 45 表 2 圆角半径及间隙（ t=1.6mm） 过程 圆角半径（ mm） 间隙（ mm） 第一次拉伸 Rp=15,Rd=10 2(1.25t) 第二次拉伸 Rp=12,Rd=8 2(1.25t) 椭圆拉伸 Rp=8,Rd=5 长边： 1.50,短边： 1.39 表 3 第一次拉伸下的测试 类型 Rp(mm) Rd(mm) A3 6.4 16 B3 9.6 16 C3 12.8 16 2.2 实验设备 拉深试验得出采用冲压机用 56个毫米直径和一个冲模直径为 60毫米。图 1给出了第一绘画的过程中使用的工装夹具的大小。冲床和模具间隙以及圆角半径都列在表 2中。产品的形成过程包括三个过程：（一）第一次拉伸；（二）二次拉伸；（三）椭圆形拉伸。冲压半径（ Rp）及模具半径（ Rd）在每个制造过程中都不同。确定了最初的最小压边力能防止起皱和保持测试过程中每个胚料的参数不变。椭圆形的拉深试验的圆弧半径在 300吨机械压力机下显得更复杂。冲压圆角半径和模具在第一次 拉伸时的三种类型在表 3中有所提到。 2.3 零件毛胚形状和测量 最终产品的椭圆形状是由长边的圆弧和短的一面的一条直线所组成。所设计的毛胚形状试误只是简单的由等效的曲面面积到最终的产品尺寸组成，然而最终的毛胚尺寸是通过大量的实验证实 11-13。图 2给出了所设计的试误零件毛胚形状。图 3和 4给出了每个椭圆拉伸过程的试验结果。产品壁厚分布的测量已被用作点测量从微米产品的中心到法兰的边缘在间距 3毫米的范围内，产品的厚度从长、短两边来测量。 图 1 尺寸的工具（ mm）用于第一拉伸的过程 图 2 所设计 的试误零件毛胚形状 图 3 每个过程的试验结果 图 4 椭圆拉深的产品 3.结果和讨论 在计算材料时使用的是电镀钢，它的应力 -应变关系特点为。 （ 1）在模拟过程中应用的变量如下：（ 1）板料厚度， 1.6毫米；（ 2）模具直径，60毫米；（ 3）冲头直径， 56毫米；（ 4）压边力， 9800N；（ 5）杨氏模具， 2.1X10MPa；(6)泊松比， 0.3；（ 7）库伦摩擦系数， 0.04。薄板，冲头，模具和压边圈间的摩擦系数由于使用了拉伸油后的湿摩擦系数为 0.04。假定摩擦系数在运行过 程中会都保持不变。有限网系统由 445结点和 404元素组成。通过几何对称性，四分之一的毛胚得到考虑。图 5显示了 46毫米的变形网络配置。板料成形过程中的可成形性和生产力，可以提高冲头和模具的圆弧半径。 为了展示变形形状的变化相应的变形网格边界轮廓对冲床高度的影响都显示在图 6。假使 Rp=6.4毫米 Rd=16毫米，计算结果和试验最好吻合在 46毫米。图 7显示边界轮廓形状在 Rp=9.6和 Rd=16条件下的计算和试验结果之间的比较。同时图 8显示了在Rp=12.8毫米和 Rd=16毫米条线下边界轮廓形状在计算和实验结果下的比 较。 图 5 产品第一次拉深时的厚度分布 图 6 边界轮廓形状在计算和实验结果下的比较（ A3型） 图 7 边界轮廓形状在计算和实验结果下的比较（ B3型） 图 8 边界轮廓形状在计算和实验结果下的比较（ C3型） 在 Rp=6.4毫米和 Rd=16毫米条件下，沿拉深方向的厚度分布和横向方向 46毫米显示在图 9。在凸肩附近长边厚度小于短边，这也是和实验的结果相符。凸缘区域的厚度分布的实验结果和计算结果不同。图 10显示在 Rp=9.6毫米和 Rd=16毫米下的实验结果和有限元方法的比较，同时图 11显示实验结果和有限 元方法在 Rp=12.8毫米和Rd=16毫米条件下的比较。 在整个区域，壁厚分布在实验和计算结果下很相符。一种为金属薄片成形设计的最优工艺参数已经形成。拉深成形工艺优化设计条件下的圆弧半径能得到更好品质的产品。 图 9 比较实验结果和有限元方法（ A3型） 图 10 比较实验结果和有限元方法（ B3型） 图 11 比较实验结果和有限元方法（ C3型） 4.结论 产品横截面，冲头圆弧半径（ Rp）和模具半径（ Rd）被认为是主要设计参数。这个研究集中在获得设计变量如冲头圆弧半径和椭圆形拉深模具产品。结果作如下综述 ：最优冲头圆弧半径和模具在成形过程中的改善在椭圆形拉深过程中提出了。统计分析在椭圆形杯子拉深中已经应用。凸模圆弧半径和模具的在计算结果和实验结果上吻合。 参考文献 1S.B.Park,Y.Choi,B.M.Kim,J.C.Choi,J.Mater.Process.Teechnol.75(1998)17. 2G.Eshel,M.Barash,W.Johnson,Int.J.Mech.Work.Technol.14(1986)1. 3S.K.Sitaraman,G.L.Kinzel,T.Altan,J.Mater.Process.Technol.25(1991)247. 4S.K.Esche,S.Khamitkar,G.L.Kinzel,T.Altan,J.Mater.Process.Technol.59(1996)24. 5M.Tisza,J.Mater.Process.Technol.53(1995)423. 6S.A.Majlessi,D.Lee,J.Eng.Ind.115(1993)110. 7M.M.Moshksar,A.Zamanian,J.Mater.Process.Technol.72(1997)363. 8D.H.Park,B.K.Choi,S.B.Park,S.S.Kang,J.Kor.Soc.Prec.Eng.15(1999)101. 9C.H.Toh,S.Kobayashi,Int.J.Mach.Tool Des.Res.25(1985)15. 10N.S.Kim,S.Kobayashi,Int.J.Mach.Too