半球形零件拉伸成型的數值分析

1  緒  論
1.1  背景及目的
　　　拉深是一種用平板毛料制成容器狀零件的沖壓成形方法，在飛行器、汽車、家用電器制造業(yè)得到了廣泛的應用，并且可以作為評價板料成形性能的一種重要試驗方法。早在三十年代人們就開始了對筒形件拉深成形的理論和實驗研究，但系統(tǒng)和全面的研究，是在筒形件拉深被作為一種重要試驗方法提出來之后才大量開展的。Swift在1939年提出以拉深試驗作為評價材料成形性能好壞的基本試驗方法之一。由于此試驗方法的獨特優(yōu)點，已經被沖壓界定為評定材料成形性能的必不可少的試驗方法。
筒形件拉深的研究是從理論和實驗兩方面進行的。實驗研究的目的是為探討拉深試驗和其他較為簡單的工藝試驗的相關性，能否用簡單工藝試驗的試驗參數來評定材料的拉深成形性能，以及試驗上確定板料拉深性能的方法。Swift最早對拉深成形的力、功、應變以及能夠成功地拉深成形的條件進行了系統(tǒng)的試驗研究，為筒形件拉深成形的理論分析提供了可靠的基礎；同時還研究了凹模圓角上的彎曲所引起的拉伸和變載問題，給出了摩擦系數的確定方法。肖夫曼在實驗上得出摩擦和幾何條件對材料的厚度變化分布有顯著影響。在探討單向拉伸試驗測得的基本應力應變性質和拉深性能的關系方面，M.H.Sommer做了最早的努力，其后C.Arbel繼續(xù)了這方面的工作，發(fā)現了應變強化模數和拉深性能的相關性。R.L.Whiteley對22種鋼板、A.N.Bramley和P.B.Mellar對鈦、鋅板進行了試驗，以研究拌料的各向異性對拉深性能的影響，認為代表各向異性的單向拉伸試驗之寬向和厚向應變之比R越大，其拉深性能越好。在理論研究方面，人們一直在努力對此成形過程進行理論分析并計算成形力。Pomp和Sachs對此進行了最早的工作，為以后的理論研究奠定了基礎。Hill接著分析了徑向拉延問題[1]，他考慮的是平面應力、應變的極限情況。最早對拉深成形問題進行全面理論分析的是Chung和Swift，他們求解了變形區(qū)域的應力應變分布以及最大凸模載荷、總凸模功率和載荷行程曲線，討論了凹模圓角上的彎曲和摩擦的影響，改進了彎曲計算模型；以后，Siebel和Panknin又繼續(xù)尋找簡單的方法以計算成形力。在利用單向拉伸試驗的結果來推算各種材料的拉深性能方面，Norris、G.sachs、C.Arbel等人進行了深入的研究。