（材料加工工程专业论文）分散压边与双槽台盆成形极限关系的研究.pdf

摘要 摘要 台盆是居民日常生活中不可或缺的厨房用品，且属于板料成形领域中尺寸较大 的产品，与汽车覆盖件的成形具有较大的通性，因此对双槽台盆的研究成果对于汽 车等制造领域也具有一定的指导意义。本文对双槽台盆的成形特点和工艺性进行了 讨论，研究了分散压边与双槽台盆成形极限之间的关系。通过软件d y n a f o r m 模 拟对比成形结果发现，采用分散压边成形的双槽台盆，成形极限以及成形质量比整 体压边效果好。提出了采用局部增压的方法来实现分散压边并结合计算机模拟技术 快速求解特点的方法，来达到提高成形极限，快速指导生产的目的。 本文分为五章，其各章内容简述如下： 第一章阐述了论文的研究背景、理论与实际意义，总结了国内外对盒形件以及 分散压边等方面的研究现状，提出了本论文的主要研究内容。 第二章分析了双槽台盆的成形机理，说明了双槽台盆的拉深成形特点以及在拉 深过程中可能遇到的问题并相应给出了防治方法，并依据盒形件拉深成形计算方法 结合双槽台盆特点得到成形双槽台盆所需要的拉深次数。 第三章对板料的有限元模拟理论进行了概述，简单介绍了d y n a f o r m 软件的 基本组成以及操作方法。通过正反模拟以及实验验证的方法取得了合理的毛坯形状。 对双槽台盆的成形过程进行了一定的分析，得到了双槽台盆在成形过程中材料的流 动规律，并根据材料流动规律提出了双槽台盆的流动模型。 第四章介绍了分散压边的特点以及实现的方式，提出了局部增压的方式来实现 分散压边，并与计算机模拟计算相结合，合理快速确定增压数值，从而达到快速指 导生产的目的。 第五章讨论了整体压边以及分散压边不同压边力的情况下成形双槽台盆。为对 比分散压边与整体压边成形效果，分析了不同整体压边力成形双槽台盆的成形质量 以及成形极限，发现在单位压边力为3 5 3 7 5 m p a 时最好。然后利用正交实验以及 极差法得到分散压边条件下最佳的压边力分布参数：并对比了分散压边与整体压边 拉深的成形极限以及成形质量，充分证明了采用分散压边可以提高双槽台盆的成形 极限且成形质量也得到了极大的提高。 关键词：双槽台盆；分散压边；有限元模拟；局部增压；毛坯优化；正交实验 广东工业大学硕士学住论文 a b s t r a c t s i n ki sai n d i s p e n s a b l ee q u i p m e n ti nt h ek i t c h e no fo u rd a i l yl i f e t h es i n kd r a w i n g b e l o n gt ot h ef i e l do fb i gs i z es h e e tm e t a lf o r m i n ga n ds i m i l a rt oa u t o m o b i l ec o v e r i n g ，s o t h er e s e a r c ho fd o u b l es i n ki sv e r yi m p o r t a n tt ot h ec a ra n do t h e rm a n u f a c t u r i n gf i e l d i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h ef o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n df o r m i n gp r o c e s sw e r ed i s c u s s e d ，t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed i s p e r s i o np r e s s u r ea n dd o u b l es i n kf o r m i n gl i m i tw e r ea l s o s t u d i e d f r o mt h er e s u l t so ft h ed o u b l es i n kd r a w i n gs i m u l a t e db yt h ed y n a f o r m s o f t w a r e ，t h ef o r m i n gl i m i ta n dt h eq u a l i t yu n d e rt h ed i s p e r s i o np r e s s u r eb e t t e rt h a nt h e w h o l eb i n d e r i nt h i sp a p e r , t h ep a r t i a lp r e s s u r i z a t i o nm e t h o dw a si n t r o d u c e dt or e a l i z e t h ed i s p e r s i o np r e s s u r e t h et e c h n i q u ec o m b i n et h ec o m p u t e rs i m u l a t i o nt e c h n o l o g yw i t h t h ep a r t i a lp r e s s u r i z a t i o nm e t h o dt oi m p r o v et h ef o r m i n gl i m i ta n dg u i d ef o rp r o d u c t i o n q u i c k l y f i v ec h a p t e r sa r ei n c l u d e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ，a n dt h em a i nc o n t e n t so fe v e r y c h a p t e ra r ea sf o l l o w s ： i nc h a p t e r1 ，t h eb a c k g r o u n d ，t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h i ss t u d yi s i n t r o d u c e df i r s t t h e n ，t h es t u d yo nt h eb o xs h a p e dp a r t sa n dd i s p e r s i o np r e s s u r ea th o m e a n da b r o a da r es u m m a r i z e d f i n a l l y , t h em a i nc o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o no r ed e s c r i b e d i nc h a p t e r2 ，t h ed o u b l es i n kf o r m i n gm e c h a n i s ma n df o r m i n gc h a r a c t e r i s t i cw a s a n a l y z e d t h e ya r em a n yl i m i t a t i o nm a yb eh a p p e n e di nt h ed r a w i n gp r o c e s s ，s ot h e m e t h o d st os o l v et h e s ep r o b l e m sw e r ei n t r o d u c e d a n di nt h i sc h a p t e r , t h ed o u b l es i n k s f o r m i n gt i m e sh a v ea l s ob e e nc a l c u l a t e d i nc h a p t e r3 ，t h ef i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o nt h e o r ya b o u tp l a t ew a ss u m m a r i z e d t h e b a s i cc o m p o s i t i o na n do p e r a t i o nm e t h o do fd y n a f o r mw e r eb r i e fi n t r o d u c e d t h e n ， t h er e a s o n a b l eb l a n ks h a p ew a st a k e nb yp o s i t i v ea n dr e v e r s es i m u l a t i o nc h e c k e db y e x p e r i m e n t f i n a l l y , t h ed o u b l es i n kf o r m i n gp r o c e s sw a sa n a l y z e di no r d e rt og e tt h e d o u b l es i n km a t e r i a lf l o wm o d e l i nc h a p t e r4 ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i s p e r s i o np r e s s u r ea n di m p l e m e n t a t i o nw a yw e r e i n t r o d u c e d w ep r o p o s eal o c a lp r e s s u r i z a t i o nm e t h o dt oa c h i e v et h ed i s p e r s i o np r e s s u r e ， a n du s et h ec o m p u t e rs i m u l a t i o nt e c h n o l o g yt od e t e r m i n ear e a s o n a b l ep r e s s u r e ，s oa st o a c h i e v eq u i c kg u i d ef o rp r o d u c t i o np u r p o s e i nc h a p t e r5 ，t h ed o u b l es i n kd r a w i n g p r o c e s su n d e rw h o l eb i n d e r f o r c ea n d d i s p e r s i o np r e s s u r ew e r ed i s c u s s e d i no r d e rt oc o m p a r ew i t hf o r m i n gq u a l i t y , t h e a b s t r a c t f o r m i n gl i m i ta n dq u a l i t yu n d e rd i f f e r e n tw h o l eb l a n kh o l d e rf o r c ew e r ea n a l y z e d ，f o u n d i nt h eb l a n k h o l d e rf o r c eo f3 5 - 3 7 5 m p ab e s t t h e nb yu s et h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a n dt h em e t h o do fa n a l y s i so fv a r i a n c et og e tt h eo p t i m a ld i s t r i b u t i o no fb h f p a r a m e t e r s f i n a l l y ，t h ef o r m i n gl i m i ta n dq u a l i t yw e r ec o m p a r e du n d e rd i f f e r e n tb i n d e rm o d e l ，t h e r e s u l t sf o u n dt ou s et h ed i s p e r s i o np r e s s u r et of o r m i n gd o u b l es i n ki sb e t t e r k e y w o r d s ：d o u b l es i n k ；d i s p e r s i o np r e s s u r e ；f i n i t e e l e m e n t s i m u l a t i o n ；l o c a l p r e s s u r i z a t i o n ；b l a n ko p t i m i z a t i o n ；o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ； i i i c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) 。”v i i c o n t e n t s 。一x c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h i ss t u d y 1 1 2l i t e r a n l r er e v i e w 2 1 2 1s t u d yo nt h e o r yc a l c u l a t i o n 2 1 2 2s t u d yo ne x p e r i m e n t i o nm e t h o d 3 1 2 3s t u d yo na r t i f i c i a li n t e l l i g e n c em e t h o d 3 1 2 4s t u d yo nn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o d 4 1 3p r o j e c ts o u r c e sa n dm a i nw o r k s 5 1 3 1p r o j e c ts o u r c e s 5 1 3 2m a i nc o n t e n t s 5 1 4b r i e fs u m m a r y 6 c h a p t e r2t h ed r a w i n g c h a r a c t e r i s t i c sa n dp r o c e s sc a l c u l a t i o no fd o u b l es i n k 7 2 ii n t r o d u c t i o n 7 2 2t h ed r a w i n gc h a r a c t e r i s t i c so fd o u b l es i n k 7 2 3t h ep o s s i b l ep r o b l e m sa n dp r e v e n tm e a s u r e so fd o u b l es i n kf o r m i n gp r o c e s s 9 2 3 1t h ep r o d u c tq u a l i t yr e q u i r e m e n t s 9 2 3 2c r i n k l e 10 2 3 3c r a c k 1 2 2 4p r o c e s sc a l c u l a t i o n 1 4 2 5b r i e fs u m m a r y 17 c h a p t e r3n u m e r i c a ls i m u l a t i o no fd o u b l es i n kd r a w i n g 1 8 3 1i n t r o d u c t i o n 1 8 3 2t h e o r i e so fn u m e r i c a ls i m u l a t i o n 18 x c o n t e n t s 3 2 1p l a s t i cf i n i t ee l e m e n tc l a s s i f i c a t i o n 18 3 2 2b r i e fi n t r o d u c t i o no fd y n a f o i 之m p cs o f t w a r e 19 3 3b l a n ko p t i m i z a t i o n 2 1 3 3 1a n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fc o l n l t l o nu s e db l a n ko p t i m i z a t i o nm e t h o d 2 1 3 3 2b l a n ko p t i m i z a t i o nm e t h o do fd o u b l es i n k 2 6 3 4t h er e s e a r c ho fm a t e r i a lf l o w 3 6 3 5b r i e fs u m m a r y 3 8 c h a p t e r 4t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n di m p l e m e n t a t i o nw a y so fd i s p e r s i o np r e s s u r e f o r m i n g 3 9 4 1i n t r o d u c t i o n 3 9 4 2t h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i s p e r s i o np r e s s u r ef o r m i n g 3 9 4 2 1b i n d e rd i v i s i o n 3 9 4 2 2c h a n g et h eb i n d e rs t r u c t u r e 4 0 4 2 3f l e x i b l eb i n d e r 41 4 3l o c a lp r e s s u r i z a t i o nb i n d e rs y s t e m 4 1 4 4d i s p e r s i o np r e s s u r ew a sr e a l i z e db yt h ec o m p u t e rs i m u l a t i o n 4 2 4 5b r i e f s u m m a r y 4 4 c h a p t e r5p a r a m e t e r so p t i m i z a t i o no fd o u b l es i n kd r a w i n gu n d e rt h ed i s p e r s i o n p r e s s u r e 4 5 1 ；1i n t r o d u c t i o n 4 5 5 2d o u b l es i n kd r a w i n gu n d e rw h o l eb i n d e rf o r c e 4 5 1 ；2 1m a t e r i a lm o d e l 4 5 5 2 2f i n i t ee l e m e n tm o d e lo fd o u b l es i n kd r a w i n gu n d e rw h o l eb i n d e r f o r c e 4 5 5 2 3f o r m i n gl i m i tu n d e rw h o l eb i n d e rf o r c e 4 6 5 2 4t h i n n i n gr a t i ou n d e rw h o l eb i n d e rf o r c e 4 9 5 3f o r m i n gl i m i to f d o u b l es i n ku n d e rt h ed i s p e r s i o n p r e s s u r e 5 2 5 3 1f i n i t ee l e m e n tg e o m e t r ym o d e lo fd o u b l es i n kd r a w i n gu n d e rt h ed i s p e r s i o n p r e s s u r e 5 2 5 3 2t h eo i r t h o g o n a le x p e r i m e n ta n dp a r a m e t e ro p t i m i z a t i o n 5 2 5 4f o r m i n gp e r f o r m a n c ec o m p a r i s o nb e t w e e nt h ew h o l eb i n d e rf o r c ea n dd i s p e r s i o n x i 广东工业大学硕士学位论文 p r e s s u r e 5 6 1 ；4 1f o r m i n gl i m i tc o m p a r i s o n 5 6 1 ；4 2f o r m i n gq u a l i t yc o m p a r i s o n 5 7 5 5b r i e fs u m m a r y 5 8 c o n c l u s i o n 5 9 r e f e r e n c e s 6 1 p a p e r sp u b l i s h e df o r t h ed e g r e s so fm a s t e r 6 6 o r i g i n a lc r e a t i o ns t a t e m e n t 6 7 c o p y r i g h tl i c e n s es t a t e m e n t 6 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 8 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀下匕 1 1 研究背景及意义 不锈钢板料成形在板料成形领域占有重要的地位，如何提高不锈钢产品的成形 技术，缩短新产品的开发周期，不断改善成品件的成形质量已经成为不锈钢产品行 业展开激烈竞争、争夺市场的一个重要的手段。随着社会的不断发展进步，板料成 形技术的日臻完善，不锈钢在我们日常生活方面得到广泛应用，逐渐成为生活中不 可或缺的材料。 厨房是我们生活当中不可或缺的重要一部分，厨房用具则是厨房的根本所在， 而台盆无疑是厨房用具中最重要的组成部分。现代厨房的台盆基本上都是以不锈钢 台盆为主，其主要原因首先由于不锈钢具有一定的弹性，厨房的陶瓷类产品例如碗、 盘子等发生碰撞时不易破损，如果台盆也采用陶瓷的话很容易使台盆或者餐具破碎。 其次不锈钢制品美观，由于不锈钢的表面氧化膜非常薄，可以透过氧化膜看到钢表 面的自然光泽，因此给人一种舒适的感觉。不锈钢具有耐腐蚀性，由于不锈钢中含 有较高含量的铬，能在不锈钢的表面形成一层保护膜防止腐蚀的进一步进行，从而 达到保护金属的目的；不锈钢具有耐久性，由于金属本身的强度高，以及不锈钢耐 腐蚀性，因而具有较好的耐久性，以美国纽约市的克莱斯勒摩天大楼为例，建立于 1 9 3 0 年，其外表采用了3 0 2 不锈钢，经历八十几个年头，仍完好如新；不锈钢具有 不易附着性，由于可以对不锈钢水槽的进行表面抛光等处理方法，因此不锈钢易于 清理不易附着赃物；不锈钢具有高剩余价值，由于不锈钢产品1 0 0 可以再回收利 用，即使是使用到寿命终结，仍有剩余价值。不锈钢的这些优点注定了它在未来社 会发展中也一定具有极大的生命力。 目前公司对于台盆的生产过程一般为，开料_ 覆膜+ 润滑叶一工序拉深一清洗_ 退火一二序拉深一清洗_ 剪边_ 表面处理一冲孔。在整个生产过程，主要影响台盆 生产质量以及产成品数量的因素在于台盆的拉深过程，据了解产品拉深质量达不到 要求，破损率较高，一直是制约台盆行业发展的一个重要技术难题。因此对于此类 产品的研究具有重要的意义，并且由于产品的板料尺寸较大，与汽车覆盖件的成形 具有很大的相似性，因此对此类产品的研究成果也同样会对汽车类零件以及其它产 品带来重要的指导作用。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 长期以来由于双槽台盆成形具有一定的难度，生产一般都是采用盆胆和面板滚 焊和对焊的方式进行连接，整体拉深的产品由于成形难度相对较大，受到一定的限 制。随着技术的不断进步，板料成形技术的日臻完善，滚焊和对焊的成本较高和美 观度不够等原因，已经逐渐被整体拉深所取代。目前国内外对于双槽台盆的学术研 究工作较少，但是由于双槽台盆与盒形件在成形方面具有一定的通性，所以盒形件 领域所取得的研究成果，对于双槽台盆的成形研究具有一定的指导意义。 1 2 1 理论计算研究 理论计算即利用实验研究所取得的成果以及现有的塑形成形理论知识对板料的 拉深成形过程进行理论分析，然后建立合理的数学模型，推导出数学公式，并利用 所取得的公式来指导生产和实验。 王仲奇等【1 1 ，提出了圆周区以及法兰直角区的二维起皱变位函数，根据能量原 理，考虑到厚向异性、板厚及摩擦系数等各方面因素，按照直角区和圆角区起皱求 解出了法兰区临界起皱压边力公式。 曾金龙等【2 】分析拉深过程中变压力的力学机理，计算得到了在多点压边力模式 下变压力加载方式时，各压边区域不起皱和不破裂所需要的压边力。 臧顺来等3 1 通过基于c b 准则的理论解析以及数值模拟的方法，研究了材料性 能与工艺参数对盒形件法兰区起皱压边力的影响，证明材料性能参数中强度系数k 、 硬化指数n 对临界压边力影响较大；工艺参数中临界压边力随拉深行程增加而增大， 凹模圆角增大时，临界压边力减小，凸、凹模间隙对临界压边力影响较小。 裴永生等【4 】通过采用虚功率增率型原理，建立多点成形过程具有材料，几何与 非连续性接触边界条件三重非线性的有限元模型，给出了非连续动态接触边界及库 伦摩擦边界条件的处理方法。 王东哲【5 】根据各向异性屈服准则，得出了压边力的大小与模具参数，工艺参数， 毛坯尺寸大小，以及材料特性等因素有关，并给出了压边力和拉深深度关系的压边 力公式。 徐雪红等【6 】通过对方盒形件塑性变形过程的分析及变形区域内的变形应力分 析，采用滑移线场的分析方法，得出了方盒形件在首次拉深过程中变形区内的受力 2 第一幸绪论 计算公式及毛坯尺寸计算公式。 陈传胜【7 】根据盒形件拉深特点，假设盒形件圆角区剪应力零线与圆筒件变形规 律一致，通过理论知识，推导出了盒形件法兰区角部以及圆角处的应力解析表达式。 1 2 2 实验研究 实验方法就是对多组需要预测的模型进行实验，通过这些模型的实验得出大量 的数据进行绘制图表，依据坯料起皱和成形极限两条标准进行衡量，并根据工件的 实际情况来得出最优的实验数据。 鄂大辛等【8 1 对非回转对称拉深过程中材料流动变形规律作了分析研究，分析了 压料面和盒底面材料的流动变形及其规律，指出凸缘周向压缩变形与径向拉伸变形 不成比例，曲边部流动变形不连续，根据材料流动情况合理地进行局部润滑，可以使 覆盖件成形极限提高。 w a n g w u r o n g 等 9 】在盒形件的拉深过程中，将盒形件各区域分布若干个较小的 弹性锥形压边圈，并且在各压边圈上施加大小不同的压力，从而使成形零件的壁厚 更加均匀，成形质量得到提高。 周士侃等【l o 】发明了一种双层压边圈，这种压边圈可以根据预设的压边力分布位 置及大小和变化规律，在双层压边圈之间的相应位置嵌入相应长度的小顶柱，可以 满足不同外形尺寸的复杂拉深件冲压工艺的需要。 j o a c h i md a n c k e r t 1 1 1 对盒形件拉深过程也做了研究，研究表明板料的轧制方向对 于盒形件的成形过程中材料流动也具有一定的影响。 h a r d t 等【1 2 】人采用锥形件拉深作为研究对象，分别施加不同压边力，根据凸模 的冲压力的变化，确定了最大无缺陷拉深高度的冲压力曲线。 m u r a t a 等【1 3 的研究结果表明使用分段压边圈的结构，即使角部和边部上的压边 力采用恒定值，其拉深深度也要比刚性整体压边圈的大。 1 2 3 人工智能研究 人工智能方法是利用计算机模拟人类思考和推理的过程，利用神经网络以及模 糊控制理论等将压边力以及各工艺参数进行分析。 赵军等1 4 1 建立了一种神经网络的材料识别模型，它是以拉深力、凸模行程、压 边力为输入变量的，材料的参数作为输出变量，解决了法兰区的厚向应变、法兰收缩 比较难监测的问题。 广东工业大学硕士学位论文 汪锐1 1 5 】建立了压边力优化控制模糊神经网络系统。该系统将拉深力、拉深深度、 摩擦系数、凸缘厚向应变以及减缩率作为输入参数，压边力作为输出值，并对该系 统做了拉深实验，实验表明优化后的压边力比定常压边力时深度大1 0 2 0 1 2 4 数值模拟研究 数值模拟法就是利用计算机技术以及相关的模拟软件对成形零件的拉深过程等 进行一定的模拟的过程。随着科技的不断进步，以及产品开发周期的缩短，数值模 拟逐渐得到认可和推广。 闰非吴等【l6 】利用有限元模拟软件分析了凹曲面压料面对拉深件材料流动的影 响，得出利用曲面进行压料，则曲面压料面的曲率半径是影响拉深件材料变形流动 的主要因素。 龚红英等【1 7 1 通过数值模拟实验首先获得在定常压边力曲线控制下合理的矩形 件拉深成形初始值，从而得到初始值的安全取值范围，并在此范围内做出几种具有 代表性的压边力曲线进行对比分析，从而得出在矩形件的拉深过程中，l 形压边力 曲线为最优曲线。 王永志等【1 8 】对方盒形件拉深过程中法兰区金属的流动规律做了研究，利用成形 过程中金属流入量的计算方法分析了工艺参数：摩擦系数、压边力、凹模圆角半径 以及毛坯形状等对法兰区材料流动的影响。得出结论为随着圆角半径的减小，摩擦 的增加以及压边力的增加，法兰直角区与圆角区材料不均匀流动减小的规律，综合 利用这些规律，采用变参数拉深，可有效的改善不均匀流动的程度，从而改善拉深 质量。 孙成智等【1 9 】利用有限元软件分析研究了盒形件的整体压边圈和分块压边圈分 别在恒定压边力以及变压边力情况下的盒形件拉深成形性能。结果表明整体压边圈 在恒定压边力下，存在最佳压边力值，在这种压边力下盒形件拉深高度最大，压边 力低于此值，零件容易起皱，高于此值，零件容易破裂，整体压边圈在变压边力作 用下可以改善盒形件的成形质量，提高拉深深度，其中渐增式压边力对成形性能改 善效果最好，采用分块压边圈，即使在恒定压边力作用下，获得的拉深高度也比整 体压边圈变压力作用下的高度要大，且所需总压边力要小。 张贵宝等2 0 1 对盒形件在定压边力以及定压边间隙两种压边方式下，进行拉深数 值模拟，结果表明在定压边力方式下，一定范围内变化的压边力对成形性能及载荷 4 第一章绪论 影响不大。而在定压边间隙的方式下，压边间隙的变化对成形性能及压边载荷的影 响显著，稍大或者稍小都会使拉深深度产生明显下降，压边力载荷显著增加。 王金生等【2 1 】通过有限元数值模拟技术，分析了某汽车引擎罩冲压模具的拉延筋 参数对冲压成形质量的影响得出结论为：随着拉延筋深度、凹槽角度的增加，板料的 最大变厚率逐渐减少，变薄率逐渐增加；随着进入圆角半径、凹槽半径的增加，将 引起破裂的可能性逐渐减少，起皱、未充分延展的可能性逐渐增加，但对于拉延筋 深度而言恰恰相反，对凹槽角度而言，对破裂、起皱影响不大，对未充分延展情况 影响较大；进入圆角半径、凹槽角度参数对未充分延展区域的影响明显，凹槽半径 参数对破裂的影响显著。 综上所述，国内外很多的专家学者针对盒形件和圆筒形件以及压边力等方面的 研究都做出了很多的工作，但是目前对连体双盒形件的成形研究较少，因此对基于 计算机数值模拟仿真技术的分散压边双槽台盆拉深成形的研究具有广泛的实用意 义。 1 3 课题来源及主要研究内容 1 3 1 课题来源 本课题来源于校企合作项目双槽台盆成形工艺与变压边力模具的开发。 1 3 2 主要研究内容 根据实际生产需要，针对双槽台盆成形特点，研究分散压边与双槽台盆成形极 限的关系，为同类产品的生产开发寻求理论依据和可以借鉴的经验与设计参考数据。 主要研究的内容如下： 1 双槽台盆成形工艺及其变形机理的分析。根据产品的材料、结构和技术要求 等特点，以金属学、金属塑性成形原理、冲压工艺学等理论为基础，对双槽台盆零 件成形工艺及其成形过程的流动规律等进行了 2 双槽台盆的成形过程数值模拟分析。首先利用大型数值模拟软件 d y n a f o r m 模拟双槽台盆整体拉深成形过程。采用正反模拟以及实验验证的方法 求得毛坯的合理形状。根据拉深过程中，材料的流动规律建立材料流动模型，进而 建立分散压边模型，分别模拟双槽台盆在整体压边以及分散压边条件下成形过程， 对所得到的零件的成形极限和成形质量，进行对比分析。 广东工业大学硕士学位论文 3 分散压边方案的具体实现方式。分析现有分散压边方式的特点，根据实际生 产需要以及相关的理论依据，提出采用局部增压的方式来实现分散压边。 4 双槽台盆在分散压边情况下工艺参数的优化设计。通过正交实验和极差分析 优化工艺参数压边力，从而得到最优的压边力工艺参数，通过模拟分析对比整体压 边成形效果验证结果的合理性。 1 4 本章小结 本章首先介绍了本课题的学术背景、研究的理论与实践意义、研究目的。之后， 总结了本课题在国内外的研究现状，并指出了目前国内研究的严重不足。最后，在 对课题的来源做了简单说明后，对其主要研究内容做了概括性论述。 6 第二章双槽台盆拉深成形特点及工艺计算 第二章双槽台盆拉深成形特点及工艺计算 2 1 引言 本文主要研究的对象是从盒形件演变而来的双槽台盆，因此本章结合了盒形件 的研究成果对双槽台盆的拉深特点以及拉深过程中可能出现的问题以及防止措施进 行了探讨，并完成了拉深过程中涉及到的工艺计算。 2 2 双槽台盆拉深特点 各种拉深件按照变形特点可以分为：曲面状零件( 曲面旋转体) 、盒形件( 直壁 非旋转体) 、圆筒形零件( 直壁旋转体) 和非旋转体曲面形状零件四种类型【2 2 】。双 槽台盆的成形过程与盒形件的拉深具有一定的相似之处，如图2 1 所示，双槽台盆 成形过程即是两个矩形盒形件的一体拉深过程，因此对盒形件成形的研究是认识双 槽台盆成形规律的基础。 图2 - 1 双槽台盆 f i g 2 - 1d o u b l es i n k 一直以来，盒形件的研究没有取得筒形件那样成熟的理论，尽管国内外的很多 专家学者都对盒形件在理论分析以及实验研究等领域都做了大量的工作，但是由于 其变形区应力应变不均匀分布，因此对于盒形件成形极限等方面的研究一直没有取 得突破性进展。前苏联学者罗曼诺夫斯基将盒形件的侧壁划分成直角部分和圆角部 分，认为圆角区域的的变形类似与筒形件看作拉深变形，直角区域看作弯曲变形， 提出了一套矩形件的工艺计算方法，被各国普遍沿用。但是这种方法有其不合理性， 孙景芳通过实验证明了罗曼诺夫斯基的方法计算矩形件拉深极限系数数据与实际出 广东工业大学硕士学位论文 入较大【2 3 1 。刑忠文分析认为剪切应变构成盒形件拉深成形主要变形方式之一【2 4 1 ，熊 志卿对盒形件应力分析进行分析，得出了法兰区应力变化趋势，但也在定性研究阶 段【2 5 1 。因此对于成形极限的研究主要还是集中在有限元模拟和实验研究方面，还没 有取得比较成熟的理论。 盒形件的拉深变形特点是非常典型的，如图2 2 所示，在拉深过程中盒形件是 由圆角和直角两个部分连在一起组成的一个整体，在拉深过程中必然会产生相互作 用和影响。 图2 - 2 盒形件拉深变形特点 f i g 2 - 2t h ed e f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs q u a r eb o xd e e pd r a w i n g 图2 2 表示毛坯在变形前划分的网格，在拉深后发生了横向的压缩变形以及纵 向伸长变形。变形前她= 乞= 毛，变形后为厶 j l l 。从图中可以看出，靠近圆角处的变 形程度较大，直边中间变形较小。在高度方向则是靠近口部最大，靠近底部最小， 圆角变形与筒形件相似，但是变形程度要小一些，变形后网格是上方间距较大，下 方较小，说明盒形件拉深过程中金属向直角区域流动2 6 1 。 双槽台盆的拉深过程与盒形件的上述拉深特点基本一致，但是由于是两个盒形 件同时拉深，所以在成形过程中，两盒形件势必会相互影响，所以也自然会有自己 的一些独特之处。 第二章双槽台盆拉深成形特点及工艺计算 2 3 双槽台盆成形过程可能出现的问题与防治措施 2 3 1 产品质量要求 随着人们生活水平的日益提高，人们对于美的追求也越来越明显，台盆在厨房 用具中可以说是厨房的心脏，因此台盆的样式以及生产质量直接影响了用户的选择 度。图2 1 所示为双槽台盆的成品图，它是整个产品完成冲孔等工序后并安装了下 水器的图片，其拉深效果如图2 3 所示。 图2 3 拉深件 f i g 2 - 3d r a w i n gp a r t 在实际生产拉深过程中会产生各种各样的缺陷如存在残余应力、起皱、拉裂、 回弹等。其中最为严重的缺陷是起皱和破裂。据统计，由于破裂和起皱而造成的废 品约占拉深废品总数的8 0 - - 9 0 。对于双槽台盆来说主要缺陷同样是这两个问题。 根据双槽台盆的实际生产给出了双槽台盆