一種確定鈑金成形件毛坯的新方法

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鈑金成形工藝的設(shè)計(jì)涉及很多因素,，如模具尺寸,、毛坯形狀,、板料厚度,、壓邊力,、拉延筋抗力,、摩擦,、潤(rùn)滑等等,。毛坯形狀的確定是鈑金成形工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。如果毛坯形狀合理,，變形沿毛坯分布不均勻的現(xiàn)象就能夠得到明顯改善,，成形極限也可有所提高，并能降低突耳高度,，減少切邊余量,，節(jié)約材料，而且能減少甚至能免去后續(xù)的修邊工藝,，大大降低了生產(chǎn)成本,；另一方面，合理的毛坯外形能改善成形過程中材料的應(yīng)變分布,，減少缺陷的產(chǎn)生,，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。     在生產(chǎn)實(shí)際中,，有各種復(fù)雜形狀的直,、斜壁拉深件和復(fù)雜形狀的覆蓋件。當(dāng)用沖壓方法制造這類零件時(shí),，為確保制件質(zhì)量和降低原材料消耗,，使用合理尺寸和形狀的板料毛坯十分必要。確定合理的毛坯形狀并不容易，它是國(guó)內(nèi)外學(xué)者長(zhǎng)期努力探索研究的課題,。盡管有很多學(xué)者一直在這方面進(jìn)行探索,，但因鈑金成形是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，影響成形的因素太多,，因而至今未能得到滿意的結(jié)果,。
    目前已經(jīng)提出了很多確定合理毛坯的方法。其中包括經(jīng)驗(yàn)法,、幾何映射法,、滑移線法、反向法,、理想成形法,、電模擬法、有限元法[1~6],。這些方法都是針對(duì)某一類鈑金件在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上提出的。各有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足,。本文提出了一種物理模擬確定鈑金成形件毛坯形狀的新方法,，定義為物理逆向法。
    1,、物理逆向法的理論基礎(chǔ)
    物理逆向法是利用具有形狀可恢復(fù)性的高分子聚合物進(jìn)行模擬試驗(yàn),。使用實(shí)際的成形模具，由模擬材料制備出零件,，然后對(duì)其進(jìn)行修邊,，利用材料的形狀可恢復(fù)特性對(duì)修邊后的成形件進(jìn)行高溫退火展開，得到一個(gè)平面高分子聚合物平板,，將這個(gè)平板的外緣形狀作為鈑金成形件的毛坯形狀,。此方法主要是利用模擬材料的形狀可恢復(fù)性和模擬試驗(yàn)的相似性原理。
    (1) 相似性原理
    使用模擬材料進(jìn)行物理試驗(yàn)時(shí)模擬材料和原型材料必須符合相似理論,，鈑金成形中要求的力學(xué)相似條件[7,，8]有：
% e1 d/ O6 Z* H0 I; V    ① 應(yīng)力應(yīng)變相似性的判別，當(dāng)模擬材料與原型材料的σ/σS-Eε/σS曲線重合時(shí),，兩者的σ-ε曲線完全相似,，其中：σ為應(yīng)力，σS為屈服強(qiáng)度,，E為彈性模量,，ε為應(yīng)變。
$ C7 B( J1 y( g; E- m8 s2 D: M    ② 屈服準(zhǔn)則的相似判據(jù),，即模擬材料與原型材料應(yīng)服從相同的屈服準(zhǔn)則,。
    ③ 泊松比的相似判據(jù)，即模擬材料與原型材料的泊松比變化規(guī)律應(yīng)一致。
    (2) 模擬材料的選擇
    高分子聚合物是一種雙相材料,，即存在可熔和不可熔兩組分子鍵網(wǎng)格,。室溫時(shí)，這兩組網(wǎng)格都是固態(tài),，載荷由它們共同承擔(dān),，加熱后，可熔網(wǎng)格化為液體,，載荷主要由不可熔網(wǎng)格承擔(dān),。當(dāng)溫度達(dá)到凍結(jié)溫度時(shí)，載荷全部由不可熔網(wǎng)格承擔(dān)若此時(shí)開始降溫,，則可熔網(wǎng)格開始固化變硬,，將不可熔網(wǎng)格因承擔(dān)載荷所發(fā)生的變形固定下來。溫度降至室溫,，卸去載荷,，這一變形態(tài)仍被保存下來。根據(jù)力的相似條件,，這一變形過程與金屬的彈塑性變形具有相似性,。因此選擇這種具有形狀可恢復(fù)性的高分子材料為模擬材料，如聚碳酸酯(PC),、有機(jī)玻璃(PMMA),，它們具有如下特點(diǎn)：
    ① 聚碳酸酯的σ/σε-Eε/σε關(guān)系曲線與許多具有硬化性能的金屬材料一致，服從Misses屈服準(zhǔn)則,。
    ② 聚碳酸酯與鋁材在相應(yīng)應(yīng)變范圍內(nèi)的泊松比變化規(guī)律也基本一致,。
    ③ 當(dāng)應(yīng)變較大時(shí)(5%~8%)，聚碳酸酯處于一種特殊的高彈性狀態(tài),，類似金屬的塑性狀態(tài)一般利用這一狀態(tài)來研究金屬的彈塑性特性,。
    (3) 物理逆向法的機(jī)理
) g1 c) Q' l2 {/ A" B9 X    選擇與成形材料具有力學(xué)相似條件的模擬材料，用模擬材料進(jìn)行物理成形試驗(yàn),。在成形中其它工藝條件應(yīng)與原形材料具有相似性,。通過物理成形試驗(yàn)，得到一個(gè)模擬材料的成形件,，對(duì)其進(jìn)行修邊處理,，得到和實(shí)際零件幾何形狀相同的成形件。
    選用的模擬材料具有形狀記憶性和應(yīng)力,、應(yīng)變凍結(jié)性兩個(gè)特性,。利用形狀記憶性，將物理模擬試驗(yàn)中得到的經(jīng)過修邊的成形件進(jìn)行加熱,，高溫退火,，使成形件恢復(fù)成板料,。可以用恢復(fù)后的板料的形狀作為鈑金成形件毛坯的展開形狀,，進(jìn)行試壓,。如果不能滿意，可將它作為第2次物理模擬試驗(yàn)的毛坯確定依據(jù),，重復(fù)上述過程,。以便得到合理滿意的毛坯展開形狀。

卓哲

確定合理毛坯的方法,。其中包括經(jīng)驗(yàn)法,、幾何映射法、滑移線法,、反向法,、理想成形法、電模擬法,、有限元法[1~6]及物理逆向法,。學(xué)習(xí)了解，

青豆上路

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米2012

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小醉

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