摘要：通過建立合理的力學(xué)模型，采用彈塑性有限元方法筛六，對(duì)多道次拉深旋壓進(jìn)行數(shù)值模擬涉炒，得到了不同道次下的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。從應(yīng)力應(yīng)變分布的角度分析了拉旋與拉深變形的區(qū)別贼卿，揭示了多道次拉旋的變形特點(diǎn)他景，為進(jìn)一步研究多道次拉旋的成形極限及成形質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：道次 拉深旋壓 數(shù)值模擬 應(yīng)力應(yīng)變分布

前言

拉深旋壓是普通旋壓中最常用和最具有代表性的成形技術(shù)彬率，目前廣泛應(yīng)用于航空托足、航天、軍事及民用等加工技術(shù)領(lǐng)域鄙叼。它通常是指利用旋壓工具使毛坯（板材或預(yù)制件）直徑減小成形為回轉(zhuǎn)體零件的加工過程贡金。由于與拉深成形相類似，因此群娃，稱作拉深旋壓簡稱拉旋[1]衅侥。由于一道拉旋的成形極限很小，實(shí)際生產(chǎn)中很少采用劫瞳，而廣泛采用多道次旋壓[2]倘潜。在多道次旋壓過程中，不同道次之間相互制約志于、相互影響涮因，每一道次的變形對(duì)工件的最終成形都具有決定性的影響。為此伺绽，探討不同道次下拉深旋壓成形的特點(diǎn)是極其必要的养泡。

本文建立合理的力學(xué)模型，采用彈塑性有限元方法對(duì)不同道次下拉深旋壓進(jìn)行數(shù)值模擬奈应，得到不同道次下應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律澜掩，并從應(yīng)力應(yīng)變分布的角度指出了拉旋與拉深變形的不同。從而揭示了多道次拉旋的變形特點(diǎn)杖挣。

1 有限元模型

1.1 基本假設(shè)

多道次拉旋相對(duì)于簡單拉旋大大改進(jìn)了拉旋過程中的成形極限肩榕。但是由于道次數(shù)量的增加，也增加了變形的復(fù)雜性惩妇，對(duì)研究不同道次下坯料的變形帶來極大的困難株汉。為此本文對(duì)多道次拉旋成形過程進(jìn)行了必要的簡化，并采取了一些假設(shè)撤掀。假設(shè)如下：

(1) 由于最終成形件為軸對(duì)稱零件狱槽，這里將旋壓加工過程簡化為軸對(duì)稱問題求解涨给；
(2) 旋輪與毛坯接觸壓力均勻分布，并在每一進(jìn)給步長圓周接觸面上同時(shí)對(duì)板料加載屿帕；
(3) 由于旋輪除了軸向和徑向進(jìn)給外限匕，其本身還有自轉(zhuǎn)，與毛坯之間為滾動(dòng)摩擦东六，并且在實(shí)際生產(chǎn)中通常加入潤滑油以減小摩擦，摩擦力相對(duì)旋壓力可不計(jì)然板，此處忽略摩擦作用待讲。

1.2 力學(xué)模型

旋壓加工過程中毛坯每轉(zhuǎn)一圈旋輪進(jìn)給量很小，因此旋壓局部變形可視為小變形物理非線性問題秃标。并根據(jù)基本假設(shè)殃烤，軸對(duì)稱中心固定約束，芯模下板料被夾持篡话，故此處厚度方向約束情誊，板料外緣自由，旋輪對(duì)毛坯作用為表面分布力镰矿，模型如圖1 所示琐驴。

圖1 力學(xué)模型示意圖

2 相關(guān)的工藝參數(shù)

數(shù)值模擬中使用的主要工藝參數(shù)為：毛坯直徑為180mm，厚度為1mm秤标，旋輪直徑為140mm绝淡，圓角半徑為6mm，芯模直徑為80mm苍姜，進(jìn)給比為0.2mm/r牢酵。

坯料選用LF2M，材料性能參數(shù)為彈性模量為71000MPa衙猪，硬化指數(shù)為0.16馍乙，泊松比為0.3。

旋輪軌跡采用直線單向式道次貼模形式垫释。為了避免旋輪和芯模之間干涉丝格，入旋點(diǎn)選為R=46mm。

3 結(jié)果與討論

根據(jù)上述模型對(duì)多道次拉旋中的四個(gè)道次進(jìn)行了數(shù)值模擬饶号。圖2 為四個(gè)道次拉旋變形位置示意圖铁追。圖3 為四個(gè)道次下多道次拉旋應(yīng)力應(yīng)變分布圖。

圖2 拉旋各道次位置示意圖

圖2 拉旋各道次位置示意圖

從應(yīng)力分布圖上看对轴，由于采用道次貼模加工溺硼，隨著道次的增加，貼模部分?jǐn)U大亮史，芯模附近的應(yīng)力隨道次的增加而逐漸減行疤椤茄溢；但在材料硬化效應(yīng)的作用下，隨著道次的增加最大應(yīng)力增加椭集，從而也使后續(xù)道次塑性變形的屈服應(yīng)力增大蝉狭，變形困難。其中由于入旋點(diǎn)選在R=46mm 處咳龄，因此撞恰，入旋點(diǎn)附近產(chǎn)生極值。另外迎反，從應(yīng)力整體分布來看审服，初期道次的應(yīng)力變化與后期道次存在差異，這主要是由于平板毛坯多道次加工中旷似，不同道次形狀變化的區(qū)別所致烤惊。坯料形狀首先由平板變?yōu)殄F形體，以后各道次殼體的中心角逐漸減小吁朦，形狀基本不變柒室。

眾所周知，在拉深筒形件成形過程中逗宜，最大徑向拉應(yīng)力發(fā)生在凸模（相當(dāng)于芯模）園角處而產(chǎn)生最大值時(shí)刻一般在瞬時(shí)外緣半徑為0.9R0處雄右，即拉深初始階段。但拉旋卻有所不同锦溪，從徑向應(yīng)力分布圖3(a)中可以看出不脯，最大徑向應(yīng)力發(fā)生在旋輪作用變形區(qū)。拉裂通常在壁部發(fā)生刻诊。而另一區(qū)別在于防楷，拉深錐形件時(shí)內(nèi)壁和外凸緣處均有可能發(fā)生失穩(wěn)起皺。但拉深旋壓卻僅在外緣處切向壓應(yīng)力(見圖3(c))較大则涯，而內(nèi)側(cè)通常不會(huì)有起皺現(xiàn)象發(fā)生复局。因此，拉旋比拉深成形有更大的優(yōu)越性粟判。

從應(yīng)變分布圖可見屏糊，隨著道次的增加，坯料外徑逐漸縮小貼近芯模寇淑，因此唯诞，徑向和周向應(yīng)變(圖3(d)和(f))逐漸增大，與拉深成形基本一致兆婆。但由于旋輪采用單向式直線軌跡加工植嚼，因此厚向應(yīng)變(圖3(e))變化劇烈，內(nèi)部厚度減小婿哥，外緣厚度增加钾非。

4 結(jié)論

(1) 本文建立了合理力學(xué)模型获玻，對(duì)多道次拉旋成形進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了不同道次下的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律巨均。從應(yīng)力分布圖可以看出缕兄，應(yīng)力隨道次增加而增大，前期道次的應(yīng)力變化與后續(xù)道次略差異测捎，從應(yīng)變分布圖上看弓洒，應(yīng)變隨道次增加而增大，各道次之間的變化基本一致律罢。

(2) 將拉旋與拉深成形從應(yīng)力應(yīng)變分布角度進(jìn)行了對(duì)比诽嘉，得出拉旋具有比拉深更大的優(yōu)越性。

(3) 從應(yīng)力應(yīng)變分布角度揭示了多道次拉旋的變形特點(diǎn)弟翘，為進(jìn)一步研究多道次拉旋的成形極限及成形質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)
1 日本塑性加工學(xué)會(huì). 旋壓成形技術(shù). 陳敬之譯. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1988
2 王仲仁主編. 特種塑性成形. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994

作者簡介：劉建華骄酗，女1972年生稀余，博士研究生，研究方向?yàn)槎嗟来纹胀ㄐ龎杭庸さ挠?jì)算機(jī)仿真趋翻。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)睛琳，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)踏烙，也不構(gòu)成任何其他建議师骗。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳讨惩，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)辟癌，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻荐捻、圖片滩哥、文字如涉及作品版權(quán)問題，請(qǐng)第一時(shí)間告知昨镊，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容溃恼，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn梁捉。