（材料加工工程专业论文）板料翻边成形极限数值模拟及实验研究.pdf

i ijliiiii i i ii iijiiitlli iir 1 11 1 1 1 1 1 y 218112 3 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：螽题 日期：尘! 兰：互：7 锣 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：高胭导师签缸私k 阀日期沁f 上乡。加 东人学硕十学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 板料翻边的发展和国内外研究现状3 1 2 1 板料成形技术在翻边中的应用3 1 2 2 板料翻边逆成形与修边线的确定5 1 2 3 板料翻边成形工艺的研究7 1 3 本课题的选题意义及研究内容1 0 1 3 1 选题意义1 0 1 3 2 主要研究内容1 0 第二章翻边工艺及研究方法1 2 2 1 翻边分类及几何参数的定义1 2 2 1 1 翻边分类12 2 1 2 翻边类零件的几何参数定义1 4 2 2 板料翻边研究方法15 2 2 1d y n a f o r m 板料成形数值模拟软件介绍和模拟步骤1 5 2 2 2 正交试验设计方法及应用19 2 2 3 工程设计中的优化方法2 3 2 3 本章小结2 4 第三章曲面曲线翻边研究方法2 6 3 1 曲面曲线翻边数值模拟研究2 6 3 1 1 模拟方案制定2 6 3 1 2 数值模拟结果2 6 3 2 曲面曲线翻边实验研究2 8 3 2 1 实验方案制定2 8 3 2 2 曲面曲线翻边实验步骤2 9 目录 3 2 3 实验装置3 0 3 2 4 实验结果与模拟数据对比分析3 2 3 3 本章小结3 4 第四章曲面曲线翻边极限的研究3 5 4 1 平面曲线翻边成形极限的研究3 5 4 1 1 平面内凹翻边成形极限的研究3 5 4 1 2 平面外凸翻边成形极限的研究3 8 4 2 曲面直线翻边成形极限的研究4 1 4 2 1 凹曲面直线翻边成形极限的研究4 1 4 2 2 凸曲面直线翻边成形极限的研究4 4 4 3 曲面内凹翻边成形极限研究一4 7 4 3 1 凹曲面内凹翻边成形极限研究4 7 4 3 2 凸曲面内凹翻边成形极限研究5 0 4 4 曲面外凸翻边成形极限的研究5 3 4 4 1 凹曲面外凸翻边成形极限研究5 3 4 4 2 凸曲面外凸翻边成形极限研究5 6 4 5 本章小结5 9 第五章曲面曲线翻边影响因素的研究6 0 5 1 平面曲线翻边影响因素的研究6 0 5 1 1 平面内凹翻边影响因素研究6 0 5 1 2 平面外凸翻边影响因素的研究6 3 5 2 曲面直线翻边影响因素的研究6 6 5 2 1 凹曲面直线翻边影响因素研究6 6 5 2 2 凸曲面直线翻边影响因素的研究6 9 5 3 凹曲面曲线翻边影响因素的研究7 1 5 3 1 凹曲面内凹翻边影响因素研究7 1 5 3 2 凹曲面外凸翻边影响因素数值模拟7 4 5 4 凸曲面曲线翻边成形影响因素的研究7 8 5 4 1 凸曲面内凹翻边影响因素研究7 8 i i 山东大学硕十学位论文 5 4 2 凸曲面外凸翻边影响因素研究8 l 5 5 本章小结8 3 第六章结论与展望8 5 参考文献8 8 致谢9 3 i i i j 东人学硕十学位论文 c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e l i a b s t r a c t ( e n g l i s h 、i c h a p t e rii n t r o d u c t i o n l 1 1f o r w a r d 1 1 2d e v e l o p m e n to f f l a n g i n ga n ds t a t u so f r e s e a r c hd o m e s t i ca n da b r o a d 3 1 2 1t h et e c h n o l o g yo f s h e e tf o r m i n gi nf l a n g i n g 3 1 2 2i n v e r s ef o r m i n ga n dt r i m m i n gl i n eo fs h e e tf l a n g i n g 5 1 2 3r e s e a r c ho ns h e e tf l a n g i n gf o r m i n g 7 1 3m e a n i n ga n dc o n t e n t so f t h i st h e s i s 1 0 1 3 1t h er e a s o no fs e l e c tt h i st o p i c 10 1 3 2t h em a i nc o n t e n tc o v e r e db yt h i sr e s e a r c h 10 c h a p t e ri it h ep r o c e s so ff l a n g r n ga n dt h er e s e a r c h m e t h o d s 1 2 2 1t h eg e o m e t r i cp a r a m e t e r so f f l a n g i n g 1 2 2 1 1t h es t r e s s - s t r a i na n a l y s i so fc u r v e df l a n g i n g 12 2 1 2t h ed e f i n i t i o no f g e o m e t r i cp a r a m e t e r so f f l a n g i n g 1 4 2 2t h er e s e a r c hm e t h o d so fs h e e tf l a n g i n g 15 2 2 1t h e i n t r o d u c t i o n o f c o m p u t a t i o n a l s i m u l a t i o ns o f t w a r e d y n a f o r ma n dp r o c e d u r e sf o rs h e e tm e t a lf o r m i n g 15 2 2 2o r t h o g o n a ld e s i g nm e t h o da n di t sa p p l i c a t i o n 19 2 2 3o p t i m i z a t i o nm e t h o d so ft h eg e n e r a t i o no ft h er e s u l to fe x p e r i m e n t 2 3 2 3c h a p t e rs u m m a r y 2 4 c h a p t e ri i it h er e s e a r c hm e t h o d so fc u r v ef l a n g i n g 2 6 3 1s i m u l a t i o nr e s e a r c ho f s u r f a c ec u r v e df l a n g i n g 2 6 3 1 1t h ep r o g r a m m i n go f s i m u l a t i o n 2 6 c o n t e n t 3 1 2t h er e s u l t so f s i m u l a t i o n 2 6 ：；2e x p e r i m e n tr e s e a r c hp r o g r a m m i n go f c u r v ef l a n g i n g 2 8 3 2 1t h ep r o g r a m m i n go f e x p e r i m e n t 2 8 3 2 2t h ee x p e r i m e n ts t e po fc u r v ef l a n g i n g 一2 9 ：；2 3e x p e r i m e n t a ld e v i c e s 3 0 3 2 4t h ea n a l y s i so fs i m u l a t i o na n de x p e r i m e n tr e s u l t s 3 2 ：；3c h a p t e rs u m m a r y 3 4 c h a p t e r t h es t u d y o nt h el i m i to fs u r f a c ec u r v e d f l a n g i n g 3 5 4 1t h es t u d yo nt h el i m i to f p l a n ec u r v ef l a n g i n g 3 5 4 1 1t h es t u d yo nt h el i m i to f p l a n a rc o n c a v ef l a n g i n g 3 5 4 1 2t h es t u d yo nt h el i m i to f p l a n a rc o n v e xf l a n g i n g 3 8 4 2t h es t u d yo nt h el i m i to fs u r f a c es t r a i g h tf l a n g i n g 4 1 4 2 1t h es t u d yo nt h el i m i to fc o n c a v es u r f a c es t r a i g h tf l a n g i n g 4 1 4 2 2t h es t u d yo nt h el i m i to fc o n v e xs u r f a c es t r a i g h tf l a n g i n g 4 4 4 3t h es t u d yo nt h el i m i to f c u r v e ds u r f a c ec o n c a v ef l a n g i n g 4 7 4 3 1t h es t u d yo nt h el i m i to f c o n c a v es u r f a c ec o n c a v ef l a n g i n g 。4 7 4 3 2 ，n l es t u d yo nt h el i m i to fc o n v e xs u r f a c ec o n c a v ef l a n g i n g 5 0 4 4t h es t u d yo nt h el i m i to fc u r v e ds u r f a c ec o n v e xf l a n g i n g 5 3 4 4 1t h es t u d yo nt h el i m i to fc o n c a v es u r f a c ec o n v e xf l a n g i n g 5 3 4 4 2t h es t u d yo nt h el i m i to fc o n v e xs u r f a c ec o n v e xf l a n g i n g 5 6 4 5c h a p t e rs u m m a r y 5 9 c h a p t e rvt h es t u d y o nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fs u r f a c e c u r v e df l a n g i n g 6 0 5 1t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so f p l a n ec u r v ef l a n g i n g 6 0 5 1 1n l es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so f p l a n a rc o n c a v ef l a n g i n g 6 0 5 1 2t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so f p l a n a rc o n v e xf l a n g i n g 6 3 5 2t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fs u r f a c es t r a i g h tf l a n g i n g 6 6 5 2 1t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n c a v es u r f a c es t r a i g h t 山东大学硕七学位论文 ! 暑曼! ! ! ! 詈! 兰蔓! 曼曼! 皇苎! 鼍鼍篁巴! 曼! ! 詈! ! 孽! ! 竺! ! 苎! 皇曼皇鼍- i hli ! ! 苎! 皇! ! f l a n g i n g 6 6 5 2 2t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n v e xs u r f a c es t r a i g h t f l a n g i n g 6 9 5 3t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc u r v e ds u r f a c ec o n c a v ef l a n g i n g 7 1 5 3 1t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n c a v es u r f a c ec o n c a v e f l a n g i n g 7 1 5 3 2t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n v e xs u r f a c ec o n c a v e f l a n g i n g 7 4 5 4t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc u r v e ds u r f a c ec o n v e xf l a n g i n g 7 8 5 4 1t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n c a v es u r f a c ec o n v e x f l a n g i n g 7 8 5 4 2t h es t u d yo nt h ei n f l u e n c ef a c t o r so fc o n v e xs u r f a c ec o n v e x f l a n g i n g 8 1 5 5c h a p t e rs u m m a r y 一8 3 c h a p t e rv ic o n c l u s i o n sa n df u t u r e 8 5 r e f e r e n c e s 8 8 a c k n o w l e d g e m e n t s 9 3 i i i 山东大学硕十学位论文 摘要 汽车、航空、航天、家用电器等行业的快速发展，以及产品零件的复杂化， 使得人们对产品的质量要求不断提高。出于焊接和装配等的需求，需要对板料 进行不同类型的翻边成形。然而翻边成形存在着拉裂、起皱、回弹等缺陷，以 往的研究主要是针对平面坯料的曲线翻边成形或者曲面坯料的直线翻边成形的 研究。而对于曲面曲线翻边类零件的成型性能的研究很少，缺乏比较系统的研 究。计算机技术和有限元数值模拟技术的不断发展，为预测板料冲压工艺、坯 料尺寸、模具结构等方面存在的问题提供了有效的解决方案。 本文借助板料成形数值模拟专用软件d y n a f o r m 对板料曲面曲线翻边成形 极限进行比较系统的研究。前期研究发现，曲面曲线翻边变形区的切向应变状态 主要受到弯曲曲率半径和翻边曲率半径两个参数的共同影响。本文在现有研究基 础上，对除了平面直线翻边之外的其他八种翻边类型的成形极限进行数值模拟研 究。 在相同的翻边成形工艺下，对每一种翻边类型，研究弯曲曲率半径r l ，翻 边曲率半径尺2 ，弯曲曲面中心角仅l ，翻边曲面中心角a 2 ，和板料厚度f 等五个 因素对翻边变形区成形极限图( f l d ) 和边缘绝对值对大切向应变e o m 舣的影响 规律，最终确定其对翻边成形极限，即极限翻边高度的影响规律。利用正交试 验设计方法合理安排研究翻边成形极限的实验方案。并运用进退法优化方法的 思路，确定每种翻边的极限翻边高度。为实际生产当中模具及零件的设计等提 供参考。 关键词：板料成形；曲面醢线翻边；数值模拟；d y n a f o r m ；正交试验设计； 优化方法 山东大学硕十学何论文 ；i ；i i , m 一7 , , m i ；i ；i i ；i 皇；i ；i ；i ；i i i ；i ；i ；i i ；i i i i a b s t r a c t r a p i dg r o w t ho ft h ef i e l do f a u t o m o t i v ei n d u s t r y 、a v i a t i o n ，a s t r o n a v i g a t i o n 、 h o u s e h o l de l e c t r i c a la p p l i a n c e s ，e t c a n dt h ec o m p l e x i t yo ft h ep r o d u c t sp a r t s ，t h u s t h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c t sn e e dt ob ei m p r o v e d 。s i n c et h en e e do fa s s e m b l a g ea n d t h es h a p eo ft h ep r o d u c t ，d i f f e r e n tk i n d so fc u r v e df l a n g i n go ft h es h e e tm e t a li s r e q u i r e d b u tt h e r ea r em a n yd e f e c t so fc u r v e df l a n g i n gp a r t si nt h er e a lp r o d u c t s ， s u c ha sw r i n k l e ，f r a c t u r e ，s p r i n gb a c k ，e t c t h ep a s ts t u d i e so fs h e e tm e t a lf l a n g i n g m a i n l yf o c u so nc u r v ef l a n g i n go ff l a tb l a n k so rs t r a i g h tf l a n g i n go fc u r v e db l a n k s h o w e v e re a c hc a t e g o r yo ff l a n g i n g ，l a c ko fs y s t e m a t i cr e s e a r c ho nt h ef o r m i n g p r o p e r t i e s 。t h a n k st ot h ec o n t i n u a ld e v e l o p m e n t o ft h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e ra n d n u m e r i c a ls i m u l a t i o n t h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e rn u m e r i c a ls i m u l a t i o nc a nf i n dt h e d e f e c t so fc u r r e n tt e c h n o l o g y , t h ed i m e n s i o n so fb l a n k ，m o l ds t r u c t u r e ，e t c b e f o r e r e a lp r o d u c t ，a n dc o r r e s p o n d i n ge f f e c t i v es o l u t i o n sa r ep r o v i d e d 。 i nt h i sa r t i c l e ，t h el i m i to fs u r f a c ec u r v e df l a n g i n go fs h e e t si se x p l o r e db y t a k i n ga d v a n t a g eo fs i m u l a t i o ns o f t w a r ed y n a f o r mw h i c hi s as h e e tm e t a l f o r m i n ga n a l y s i ss o f t w a r e t h ep r e l i m i n a r ys t u d yf o u n dt h a t ，f o rs u r f a c ec u r v e d f l a n g i n g ，t h es t r e s s - s t r a i n s t a t eo ft h ed e f o r m e da r e ai sd e t e r m i n e db yt w o p a r a m e t e r s ：t h er a d i u so ff l a n g i n ga n dt h eb e n d i n gr a d i u s i nt h i sa r t i c l e ，i nt h e e x i s t i n gr e s e a r s h ，t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o ns t u d yt h el i m i to f t h eo t h e re i g h tk i n d s o fs u r f a c ec u r v e df l a n g i n g ，i na d d i t i o nt ot h ep l a n es t r a i g h tf l a n g i n g u n d e rt h es a m et y p eo ff l a n g i n gt e c h n i q u e s ，f o re a c hc a t e g o r yo ff l a n g i n g ，h a s b e e ns t u d i e da n ds u m m a r i z e dd i f f e r e n tc o m b i n a t i o n so ff i v ep a r a m e t e r s ，t h eb e n d r a d i u so ft h es a m p l ec o m p o n e n tr i ，t h ef l a n g i n gr a d i u sr e ，t h ec e n t r a lo ft h ec u r v e d s u r f a c e 01 ，t h ef l a n g i n gc e n t r a la n g l ea 2a n dt h et h i c k n e s so ft h es h e e tt ；t h e i r i n f l u e n c et ot h et a n g e n t i a ls t r a i np i c t u r e s ( f l d ) a n dt h el a r g es h e a rs t r a i no ft h ee d g e o ft h ed e f o r m e da r e a o m a ) 【u l t i m a t e l yd e t e r m i n ei t sf l a n g i n gl i m i t ，t h el i m i tf l a n g i n g h e i g h to fi n f l u e n tl a w t h em a i nf a c t o ra f f e c tt h el i m i to ff l a n g i n gh a sb e e ni d e n t i f i e d b ya p p l y i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ，m a k e su s e o fa d v a n c ee n dr e t r e a tm e t h o d ，a o p t i m i z a t i o nm e t h o d ，t om a k ec e r t a i nt h el i m i th i g h to f e a c hf l a n g i n g t h er e s u l to f t h er e a s e a r c hi nt h i sa r t i c l ep r o v i d ear e f e r e n c ef o r t h ea c t u a lp r o d u c t i o na m o n g t h e m o l d sa n dp a r t s k e y w o r d s ：s h e e tf o r m i n g ；c u r v e df l a n g i n g ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；d y n a f o r m ； o r t h o g o n a ld e s i g nm e t h o d ；o p t i m i z a t i o nm e t h o d j 东入学硕十学位论文 1 1 引言 第一章绪论 板料冲压成形是现代制造业中十分重要的成形技术，被广泛地应用于汽车、 造船、航空航天、电器等诸多领域。板材冲压成形技术具有材料利用率高、产 品精度稳定、生产操作简单、易于实现自动化等优点，在大规模生产中还具有 加工成本低、生产效率高的特点。板材冲压成形技术的研究主要包括压力机械、 成形模具、成形工艺、薄板材料等几个方面的内容，其中成形模具和成形工艺 是关键技术，也是板材冲压成形的难点所在u j 。 近年来，我国的汽车、航空、航天、电器等行业有了突飞猛进的发展。随 着科学技术的日益进步，汽车、航空航天、电器等产品已经成为集环保、效率、 艺术等于一身的综合型现代高科技产品，对产品的外观及性能方面越来越高的 要求也使产品的形状日趋复杂化。出于焊接和装配等的需要，很多零件都要进 行翻边成形，而曲面翻边在板料冲压工艺中是一种十分重要的成形工艺，它的 成形性能将影响到整个产品的质量和装配工作。在实际生产过程中曲面翻边产 品很容易出现破裂、起皱、回弹等缺陷，这大大影响了产品制件的成形精度和 美观性。传统的板料成形工艺及模具设计依赖的是经验和直觉，并且通过反复 试验、调试来保证成形的质量。这不仅需要消耗大量的人力物力，而且周期长， 效率低，不能适应社会发展的需型2 1 。 随着有限元方法的出现和非线性理论的不断发展，特别是计算机软、硬件 技术的迅速发展，融计算机图形学、数值方法、塑性成形理论与工艺等技术于 一体的有限元模拟软件系统己成为模具研究及冲压成形参数优化的强有力的工 具。 利用有限元分析金属板料成形过程的数值模拟，最早始于2 0 世纪7 0 年代， 国内起步于2 0 世纪9 0 年代。近年来，板材成形数值模拟技术在国外得到了较 多的应用，国内冲压领域也正尝试应用该技术指导从冲压产品开发到现场生产 工艺的制定与优化 3 击】。应用板料成形模拟技术能够提前预知板材成形趋势、 缺陷等问题，对工艺方案的确定有很好的指导意义。板料成形有限元数值模拟 第一章绪论 技术是一个涉及计算科学、材料科学和有限元技术等领域的综合技术。国内外 很多学者对拉深、弯曲、翻边、胀形等单一变形零件的成形过程进行了模拟仿 真，以预测板材成形过程中的材料流动趋势和应力应变分布。应用模拟技术进 行板料成形过程的模拟和预测变得越来越具有现实意义。随着模拟精度的提高 和模拟结果越来越贴近实际，数值模拟复杂零件的成形过程，可以深入分析各 个工艺参数和材料参数对成形的影响，预测板料流动、应力应变及成形缺陷， 帮助设计人员准确评价复杂零件的成形工艺设计的可行性，并进行缺陷分析和 预测，改进工艺参数。将数值模拟技术应用于复杂冲压件成形是不可替代的趋 势。 2 0 世纪9 0 年代中期以后，人们除了继续以往的研究之外，很大部分的注 意力转向了解决实际加工中的工艺和技术问题，如多步成形、回弹起皱、压边 控制、坯料形状、工艺设计及优化、复杂零件成形等。相继出现了用于板料成 形数值模拟的通用软件如a n s y s 、a b a q u a s 、p r 0 m e c h a n i c a 、m a r c 、 a l g o r 和专用软件如d y n a f o r m 、d y n a 3 d 、a u t o f o i 己m 、r o b u s t 、 p a m s t a m p 等。 目前，国内外很多企业都己将计算机模拟技术运用到冲压工艺、模具设计 和生产工艺中，对企业竞争力的提高起到了明显的促进作用。数值模拟方法是 现代金属塑性成形研究中重要的技术方法，它将有限元分析法和传统的实验方 法结合起来，有限元数值模拟技术应用于板料成形过程的模拟并能成功的预测 拉裂和起皱等缺陷现象，这一问题的解决无疑将有效的降低生产制造成本，大 大缩短模具和新产品的开发周期，提高产品质量、提高企业的市场竞争力，极大 的推动现代制造业的快速发展【7 j 。 随着板料成形有限元数值模拟研究的发展，大量的研究工作不断在有关国 际会议和刊物上发表。为了促进板料成形模拟技术的研究和发展应用，除了传 统的塑性成形数值模拟国际会议n u m i f o r m 外，国际上还发起了定期召开的 国际板料成形数值模拟会议( i n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo nn u m e r i c a ls i m u l a t i o no f 3 ds h e e tf o r m i n gp r o c e s s e s ) ，简称n u m i s h e e t 。 当前，国际上已经形成了几个有影响的研究组织，分别是以s c t a n g 为代 表的f o r d 公司的研究小组，以n a k a m a c h i 、m a k i n o u c h i 为代表的日本板料成形 2 l 1 1 东人学硕+ 学位论文 研究组织，以r h w a g o n e r 和t a l t a n 为代表的o s u ( o h i os t a t eu n i v e r s i t y ) 研 究小组，以d y y a n g 和j h k i m 为代表的韩国汉城大学研究小组和以e o n c e 等人为代表的国际工程数值方法中心c i m n e 。此外，就冲压技术研究组织而言， 还有国际拉深研究集团、北美拉深研究集团和英国拉深研究集团等研究组织。 1 2 板料翻边的发展和国内外研究现状 1 2 1 板料成形技术在翻边中的应用 翻边加工方法主要有冲压拉延和旋压翻边两种，这两种方法都存在着需要 专用模具和专用加工设备、受零件的形状和结构限制等不足。在有些情况下， 这两种方法根本不能适用，而只能采用薄板件上加焊螺母或加焊一块材料后再 进, 7 d i ：i 工的办法来解决，这不仅增加了生产成本，而且也加长了生产周期。 ( 1 ) 磁脉冲成形技术 磁脉冲成形是一种加工金属板材的高能、快速成形方法，具有生产率高、 工装与工艺简单等优点，适合管材的缩径、胀形和板材翻边等成形，可以大幅 提高材料的塑性。磁脉冲翻边与普通压力机翻边相比，具有效率高、质量好、 劳动强度低的优势。但是，磁脉冲也存在局限性，在目前的条件下，仅限于加 工厚度在3 r n m 以下的板材。对于大厚度、小直径的孔成形需要较大的能量， 而且作用区域小，感应器制作有一定的难度，需要进一步研究。 试验表明，翻边变形量最大、壁厚减薄最大的部位是翻边端口，应用压力 机进行翻边孔加工时，为了防止产生裂纹，需要将毛坯孔断面仔细打磨，而在 用磁脉冲成形时，分为两种预n ：f l 断面状态，即毛边、打磨。陈浩【8 】等人利用 磁脉冲成形技术对翻边孔进行了研究，发现直到延伸率达到3 1 7 时，不需要 打磨仍然可以正常凸孔不断裂。磁脉冲成形的曲线斜率小于普通成形的斜率， 说明在相同变形量的情况下，磁脉冲成形后材料的硬度低于普通成形方法成形 后的材料的硬度，没有对材料的内部组织结构产生影响i s 。 ( 2 ) 锥形冲头翻边成形技术 同一种牌号的板材相对于不同的成形方法，影响塑性的因素是不同的，如 变形速度、摩擦等因素，必然会有不同的成形工序。中川威雄【9 】等人在对包括 第一章绪论 翻边在内的板料冲压成形工序做出理论分析1 1 0 】和实验研究的基础上，围绕模具 形状对翻边力、极限翻边系数影响等板料翻边性能的研究，先后有一些研究结 果报告。例如，关于冲头形状对翻边变形的影响上，提出了球形冲头翻边力的 经验与实验公式【1 1 】，定性地解释了锥形冲头翻边比柱形冲头翻边能降低极限翻 边系数，并导出了极限翻边系数与其切向应力之间的关系式【1 2 】，给出了4 种不 同形状( 抛物线形、锥形、半球形和柱形) 冲头翻边力的一组实验曲线【1 3 l 等。 卢险峰【1 4 】等人利用a b a q u s 商用软件，对锥形冲头( 包括球形、抛物线形等 非柱形冲头) 翻边变形过程的等效应力场进行了数值仿真，发现锥形冲头比柱 形冲头翻边更能提高翻边性能。张凌云，崔建忠【1 5 】研究了平底圆柱形凸模和半球 形翻边凸模对板材圆孔翻边成形性能的影响。 锥形冲头翻边优越于柱形冲头翻边的本质表现在： 1 ) 锥形冲头翻边能降低翻边力，是因在翻边变形过程的各个阶段，其等效 应力均比柱形冲头翻边时小。 2 ) 锥形冲头翻边能够降低极限翻边系数，提高翻边的极限变形程度，是因 为翻边变形中存在极限翻边系数与最大等效应力间一种正比函数关系。锥形冲 头翻边变形中最大等效应力比柱形冲头时变小，故极限翻边系数也相应变小了。 3 ) 在用不同形状冲头所进行的翻边变形过程中，材料变形区等效应力变化 规律基本相同。底部圆角处等效应力的变化规律是：由大变小，到基本不变； 而口部处的变化规律是：逐渐增大，后再有所减少，非柱形冲头翻边时的这种 减小量较大。 ( 3 ) 渐进成型技术 渐进成型是一种柔性加工技术，它引入了快速原型制造技术中“分层制造” 的思想，把复杂板金零件的三维形状分解成一系列的二维层，半球形成型工具 头在数控机床上按照预先设定的加工程序逐层挤压金属板料，每加工一层，成 型工具头便下降一定距离，进行第二层的j j n - r _ ，如此直至结剥16 1 。该技术直接 在c a d 模型上进行加工程序的设置，可以根据实际要求灵活选择加工参数，并 在c a m 软件中进行加工模拟，如有问题可以及时返回c a d 模型进行修改。该 方法适合于小批量、多品种零件的制造与新产品的试制。目前渐进成型的基础 研究工作较多，而在实际生产中应用的报道却不多见【1 7 】。利用渐进成型进行圆 4 山东大学硕士学位论文 孔翻边不需要模具，对不同的翻边件只需设计相应夹具，可以大大降低小批量 零件圆孔翻边的成本。成型过程中力越小对设备的要求越低，而零件厚度对成 型件能否满足应用要求是一个很重要的因素。高霖【1 8 1 等人将数控渐进成型技术 应用