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发布时间：2022-05-07 04:31
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时间：2023-10-15 16:38
在建制上的液压成形 部件
丽辉郎、 陶李贤斌周、 约阿希姆 Danckert 和卡尔 · 布赖恩 · 尼尔森
学校的机械工程及自动化、 北京航空航天大学、 北京，100083，地址： ，丹麦奥尔堡大学，
抽象
板材液压成形技术获得了世界越来越多的殷勤，然而，较少的知识仍延缓其发展。基于用均匀压力到空白绘图的拟议液力机械深，使用的铝合金材料建制的部件的质量研究使用的圆度、 表面粗糙度和墙体厚度和对质量和提高工作表窗体能力的方法的过程参数的影响概念和实验和模拟讨论了质量和获得了一些很好的结果。它证明之间仿真和实验结果保持彼此的合理协议。
关键字： 板材液压成形技术、 质量、 铝合金、 数值模拟
1.导言
板材液压成形技术有许多优点和之后的相应的技术，包括超高压技术和控制系统的发展，许多创新的液压成形方法今天已提议 [1-3]。然而，仍有许多黑框板材液压成形，特别是对有没有明确的规则来确定根据某些过程参数 [4，5] 的建制部件的质量中存在。图 1shows 的形成主要的
体形拉深 (HDD) 均匀压到了空白。拟议的 HDD 进程有一些比较常规的 HDD 工艺的优势： 模具型腔中的压力的边界条件是非常"清楚"，这使得它更容易在 HDD 的其他进程中比模拟。与过程参数的适当选择，可以不绘制模具 （部分可以得出没有任何划痕与接触组成部件
外面的部分）。上模腔内的液体压力空白 rim 等于有径向压力。此径向压力增加的最大的绘图比例。
图 1 的均匀压到空白硬盘的理论原理图。
基于这项建议方法，最大的绘图比例在实验中通过使用获得 6 系列铝合金 是 2.54。软铝与绘图比例 was3.11 和杯的最大值可以使没有任何皱纹和完全免费的如图 2 所示的从头开始。本*重点建制的部件受到基于拟议创新板材液压成形方法的过程参数，其数据库中添加更多的知识的质量。
图 2 形成部件
2。 实验和数值模拟中的参数
主要的的材料是 1.15 毫米厚度铝合金 （Al6016-T4) 和 1.24 毫米厚度软铝 (Al1050-H0)。它们的属性如表 1 所示。375 吨拉甘双作用式印刷机上进行所有的实验工作。图 3 显示了用于均匀压到空白硬盘的设备整体系统的图片。工具尺寸列在表 2 中。可实现的 pre-bulging 函数和 pre-bulging 的最大压力 可以达到 30.0 MPa。
注： RD 滚动的方向，E 杨氏模量、 n 应变硬化
指数、 k 硬化系数，r 各向异性因子。
模具表面粗糙度 Ra (μ m) 0.2
内直径的空白持有胸径 (mm) 70.0
空白持有入口处半径 rBH (mm) 3.0
数值模拟是板材液压成形 [6-8] 中的成形过程分析的有力工具。数值模拟进行使用 LS-动力 [9，10] 的代码显式有限元。由于对称的属性，仅有四分之一模型的仿真中使用保存的 CPU 时间。另一种方法，以节省 CPU 时间是使用 200 加速系数的冲床速度。根据物理模型，所有的工具了
图 3 设备 (A) 模拟部分 (B) 比较的建制法兰
图 4，模拟和实验的结果之间的比较
同一个四节点外壳使用刚性元素建模。空白是使用的四节点四边形、 Belytschko-林-监证元素建模的。分别为空白和冲压、 与空白和空白的持有人、 空白和模具，0.005 之间的接口使用了磨擦系数为 0.1。因为良好的结果可以通过使用 Barlat-89 屈服准则中的常规深绘图仿真获得铝合金，与二次型产量指数 Barlat-89 中使用这种模拟衡在平面和横向各向异性 [11，12]。如图 4 所示，模拟的 resullts 保持与实验结果通过使用上面提到的参数。
3.圆度的建制的部件
由于高压表表面紧推工具上的工作表上的加载和不断变化的内部应力分布，板材液压成形工艺可以减少残余应力和回弹。此外，将大大改善建制部分的准确性。图 5 (a) 表明建制杯 Al6016 T4 使用不同的空白直径和它的圆度发现圆度是一个更好的绘图比例的增加。特别是，顶部的建制杯子圆度精度迅速增加由于水电免烫的效应。从图 5 (b) 对压力的模腔，另外，使用不同加载路径时可以看到更高的绘图比例，最好是在同一测量高度，圆度和模具型腔中压力的变化不会影响这种倾向明显。2.61 杯与绘图比例，因为拉伸应力是低得多在法兰厚度逐渐增大使水电熨烫效果发生。3.04 杯与绘图比例，没有水电熨烫效果正好最后成型阶段因为墙体厚度总是很多比原始的空白厚度薄，因为较大的拉伸应力需要将材料法兰中拉入模腔。在图 5 (b)，
关于测量高度约 30 毫米处点不断变化，这主要被引起周围表的 rim 的径向压力。绘图比例是 3.04、 最大主应力大大减少在工作表中所有的滚动方向沿和其证明时，可以看到在图 6 中，模拟中开始采取功能缘周围的径向压力。周围的 70 毫米测量高度，圆度再次变得最好和它可以显示
在图 6 中，与此同时，，拉伸应力达到最大值。它证明较大的最大主应力将受益于更好的圆度。
(A) 使用 Al6016 T4 (B) 使用 Al1050-H0
图 5 圆度的建制杯子的不同的绘图比例
Pre-bulging 进程有两个关键的参数，包括 pre-bulging 高度和 pre-bulging 的压力 [13]。图 7 显示到圆度的建制的零件上的 pre-bulging 压力的影响。可以发现当 pre-bulging 高时圆度是更糟。它证明 pre-bulging 压力低可以提高准确性的建制的部件。
图 6 的沿测量高度的最大主应力的变化
图 7 圆度变化使用的不同的 pre-bulging 压力
图 8 身体起皱由于不适合进程 图 9 起皱模中成形
参数 入口处 半径
如果使用了一些适当的工艺参数中，正文的一部分会出现皱纹，如图中所示，通过使用 Al6016-T4。可以看出当绘图比例是较大起皱是更沉重。这些皱纹形成和 inherrited 两种法兰和周围模具转机时的需要地区高考半径，在模拟图 9 所示。若要删除在图 8 中提到的皱纹，较大的拉伸应力必须用于在法兰平衡在不同的地区，其中很大一部分形成如图 10 所示的物质流。
不同于传统深绘图，重纹理变形出现如图 11 所示 在 HDD 因为大的塑性变形。表面粗糙度的原始卷空白材料 Al1050-H0 是 Ra0.084 （沿着 0 测量 轧制方向） 和 Ra0.184 （沿着 90 测量 轧制方向）。图 11 和图 12 通过使用 Al1050-H0 显示表面粗糙度的建制杯子与不同的滚动方向的不同高度处。它被发现的各向异性的属性会影响表面质量的建制 杯非常多，和 90 沿曲面 轧制方向 （RD90） 显示多汹涌比其他滚动的方向。使用 Φ210 毫米的空白，很明显表面变得更汹涌时测量高度的增加只是杯边缘附近表面变化非常顺利。
图 13 显示了沿不同的滚动方向的有效菌株。可以看到沿 RD0 和 RD90 的有效菌株越来越之后增加了实测
图 10 形成一部分通过使用 图 11 表面粗糙度在不同的测量
较大的拉伸应力 高度沿不同的滚动方向
高度和沿 RD45 的有效应变保持几乎均匀。从图 12 和图 13，它证明当有效增加表面粗糙度会变得更糟。沿 RD0 和 RD90 的有效菌株几乎沿 RD90 相同，甚至更低，但是，沿 RD90，表面粗糙度更糟的是。这主要是因为由滚动过程形成主纹理效果。
图 13 沿不同的有效菌株 图 12 表面粗糙度的建制杯子
滚动方向
5.墙体厚度分布
一些论文所述板材液压成形与 [14，15] 厚度均匀分布的优势。但这不是一种优势，绘图比例很高的一部分需要到窗体时。图 14 显示了使用不同的空白材料的厚度分布。可以看到的是 Al6016 T4 的最大厚度减少比率可以达到 17%，为 Al1050-H0 到达近 26%。打破沙锅问到底的绘图比例使用软铝，墙体厚度是 3.04 的完全厚度小于原始空白。它可以发现，平面各向异性 冷轧薄板的属性非常影响成形的过程。若要减小厚度减少，绘图比例已经下降到合理的区域，而不是要调整的其他过程参数。不同从 2.61，部分的 3.04，与绘图比例的绘图比例的部分顶部的部分的厚度分布成为细化再次，这主要是因为拉伸应力变化到密集较大的一个。
6.结论
基于拟议创新板材液压成形方法，对最后的建制零件的过程参数的影响进行了调查并获得了一些有益的结论。
绘图比例上的最后结果的重要作用和绘图比例很高时圆度是更好地在同一测量高度。如果 pre-bulging 的压力高，圆度变得更糟。它是模具型腔和拉伸应力中的较大的压力，消除身体起皱相当有效的方式。铝合金，较大的变形会导致粗糙的表面质量和沿 RD90 表面是最差。由于径向压力，绘图比例可以达到墙体厚度变得疏高*。然而，为减少变薄，绘图比例必须控制在有限的范围内。
鸣谢：
目前的工作资助由丹麦研究机构基金会的项目： ' 体形拉深不绘制死 '。合同号 9901351 和国家
基金会的中国科学与合同号 10577001。帮助工具设置和与波尔 · Hobjerg 和测量由 Aksel 尼尔森的讨论十分赞赏。
图 14 厚度减少比例分布 时使用 Al1050-H0
引用：
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