開題報(bào)告--沖壓工藝分析與彎曲沖孔模具的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　題目： 沖壓工藝分析與彎曲沖孔模具的設(shè)計(jì)</p><p>　　院系： </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué)生： </p><p><b

2、>　　學(xué)號： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　沖壓工藝分析與彎曲沖孔模具的設(shè)計(jì)開題報(bào)告</p><p><b>　　一、課題的來源</b></p><p>　　課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，探討沖壓加工中較常見零件的工藝方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、。課題涉及知識面較廣，且設(shè)計(jì)要求較高，對學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，特別是思考能力是一個(gè)很好的鍛煉。課題研究內(nèi)容包括機(jī)械工程學(xué)科的力學(xué)，材料學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，公差與互換性，機(jī)械制造工藝等知識，特別鍛煉學(xué)生規(guī)范性設(shè)計(jì)的能力。使學(xué)生能得到全面的鍛煉。課題要求學(xué)生具備較強(qiáng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，對學(xué)生是一個(gè)挑戰(zhàn)。課題為典型的機(jī)械設(shè)計(jì)類課題，涉及機(jī)械知識全面，與工程機(jī)械專業(yè)方向結(jié)合緊密。</p><p>　　二、選題的現(xiàn)實(shí)意

4、義和理論意義</p><p>　　沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶狭慵?，所以又稱板料沖壓。</p><p>　　沖壓加工的特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）. 借助壓力機(jī)的壓力，利用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕

5、、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他的方法難以加工甚至無法加工；</p><p>　?。?）. 沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性；</p><p>　?。?）.沖壓加工是少、無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無需任何再加工，材料利用率高，達(dá)85%以上；</p><p>　?。?）.生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合于大批

6、大量生產(chǎn)；</p><p>　?。?.）操作簡單，便于組織生產(chǎn)和管理。</p><p>　　沖壓加工的缺點(diǎn)是模具制造的周期長，制造成本高，不適于單件小批量生產(chǎn)；其次，沖壓加工多用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，大量手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，易發(fā)生事故，安全生產(chǎn)與管理要求高，須采用必要的安全技術(shù)措施來保證。</p><p>　　沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，不僅可以加工金屬材

7、料，而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè)，比如汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電機(jī)、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。</p><p>　　沖壓加工在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機(jī)械，農(nóng)機(jī)，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個(gè)人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī)，火車，汽車

8、，拖拉機(jī)上就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自行車，縫紉機(jī)，手表里有80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。 </p><p>　　但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具

9、制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。 </p><p>　　當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過，這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)

10、技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問題一定會盡快二完善的得到解決。</p><p>　　三、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國生產(chǎn)汽車沖壓件約240萬噸/8億件，摩托車沖壓件約28萬噸/19億件，拖拉機(jī)、農(nóng)用車沖壓件約96萬噸/7.1億件，家用空調(diào)和冰箱沖壓件100萬噸/12.8億件。業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場--汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛

11、發(fā)展，中國沖壓行業(yè)已迎來了一個(gè)快速發(fā)展機(jī)遇期，但能否抓住機(jī)遇獲得新的更快的發(fā)展，前進(jìn)的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。</p><p>　?。?）機(jī)械化、自動(dòng)化程度低</p><p>　　美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污

12、染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。</p><p><b>　?。?）生產(chǎn)集中度低</b></p><p>　　許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建

13、設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。</p><p>　?。?）沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套</p><p>　　目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進(jìn)口。</p><p&

14、gt;　?。?）科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢</p><p>　　在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。&

15、lt;/p><p>　?。?）大、精模具依賴進(jìn)口</p><p>　　當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40%~45%，而國際上一般在70%左右。</p><p><b>　?。?）專業(yè)人才缺乏</b></p><p>　　業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才

16、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。</p><p>　　沖壓成形用戶市場的迅猛發(fā)展為沖壓行業(yè)帶來了全新的發(fā)展機(jī)遇，雖然在沖壓業(yè)發(fā)展的道路上還存在著各種各樣的阻力與障礙，但我們始終相信，這些都阻擋不了沖壓行業(yè)前進(jìn)的步伐。</p>

17、<p>　　科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 尤其是在現(xiàn)有資源及環(huán)境不可過分樂觀的形勢下, 對沖壓加工乃至整個(gè)塑性加工業(yè)等都提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 減輕重量, 節(jié)省材料, 降低能耗, 開拓創(chuàng)新已成為塑性加工業(yè)等面臨的一個(gè)極其重要的課題。 不可否認(rèn)在金屬加工中, 沖壓是成形效率和材料利用率最高的加工方式之一, 其具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢與特點(diǎn)。 面對嚴(yán)重挑戰(zhàn), 沖壓加工正以新的姿態(tài), 向鑄造、 鍛壓、 焊接和機(jī)械加工等領(lǐng)域開拓, 已經(jīng)并正在生產(chǎn)出許

18、多具有時(shí)代特點(diǎn)的產(chǎn)品, 展現(xiàn)了沖壓加工廣闊的天地。 例如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、 沖壓搖臂、 沖壓搖臂座、 沖壓排氣管、 沖壓焊接成形的離心泵、 沖壓托架、 沖壓焊接成形的汽車后轎殼、 沖壓離合器殼體、 沖壓變速箱殼體、 沖壓皮帶輪等等, 所有這些不僅一改過去工件由鑄造、 焊接生產(chǎn)而呈現(xiàn)的粗笨外表, 許多沖壓件的精度也毫不遜色于機(jī)械加工的產(chǎn)品, 其結(jié)構(gòu)合理性甚至要超過某些機(jī)械加工產(chǎn)品, 尤其是其生產(chǎn)率又遠(yuǎn)非機(jī)械加工所能比擬。 而復(fù)合沖壓、 微細(xì)

19、沖壓、 智能化沖壓、 綠色沖壓等高新技術(shù)又向我們展示了沖壓加工極具魅力的新領(lǐng)域, 可以說沖壓加工不論從深度, 還是從廣度上都大有作為, 前景美好</p><p>　　四、設(shè)計(jì)的目的、要求和規(guī)劃</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　總結(jié)和鞏固基礎(chǔ)技術(shù)課程和專業(yè)課程中所獲得的知識，綜合應(yīng)用這些知識，并將理論知識用

20、于解決生產(chǎn)實(shí)際問題；通過設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得課堂講授不易掌握的沖模結(jié)構(gòu)知識；培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決沖壓范圍內(nèi)工程問題的能力。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　1) 鞏固和擴(kuò)大本課程所學(xué)的理論知識。 </p><p>　　2) 綜合運(yùn)用本課程和其它課程的知識，能夠設(shè)計(jì)一般沖壓零件的工藝過

21、程和模具。 </p><p>　　3) 進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力，熟悉工程計(jì)算方法和技巧，正確繪制裝配圖和零件工作圖，要求做到 ：字體端正，圖面整潔。通過編寫計(jì)算說明書，提高總結(jié)技術(shù)問題與編寫報(bào)告的能力。 </p><p>　　4) 熟悉使用機(jī)械零件手冊、沖壓設(shè)計(jì)資料（如《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》）、技術(shù)規(guī)范、國家標(biāo)準(zhǔn)(如《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》)以及其它技術(shù)資料。

22、 </p><p>　　5) 樹立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)必須從實(shí)際出發(fā)，在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真踏實(shí)的工作態(tài)度和工作作風(fēng)。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)的工作規(guī)劃</b></p><p>　　應(yīng)充分研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，并進(jìn)行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，對于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的，必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進(jìn)行改進(jìn)。在

23、初步明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進(jìn)行沖壓總體方案的論證。 </p><p>　　1) 醞釀沖壓模具設(shè)計(jì)安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖； </p><p>　　2) 通過工序安排計(jì)算及《沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》等技術(shù)資料，驗(yàn)證各步的沖壓模具設(shè)計(jì)方案是否可行，構(gòu)畫該道工序的模具結(jié)構(gòu)草圖。 </p><p>　　3) 構(gòu)畫其它模具的結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)一步推敲上述沖壓工

24、序安排方案是否合理可行。 </p><p>　　4) 沖壓工序安排方案經(jīng)指導(dǎo)教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“任務(wù)書”上的要求進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　基于透明塑性模型的中小型板材沖壓過程分析</p><p>　　摘要A 泰勒式結(jié)晶塑性模型應(yīng)

25、用于商業(yè)化的有限元分析軟件，在現(xiàn)代的主體立方結(jié)構(gòu)（BBC）不銹鋼板加工過程中的反應(yīng)的研究中，此模型被編碼成子程序。成型過程中板材的厚度變化用微型凹槽成型程序來檢測。板材不同厚度上晶體學(xué)取向關(guān)系的空間分布的效果也已經(jīng)經(jīng)過了論證?；诙ㄏ蛭睦淼陌宀难芯康臄?shù)據(jù)結(jié)果，也很好的與相關(guān)的學(xué)術(shù)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持了一致。</p><p>　　關(guān)鍵字： 可塑性結(jié)晶； 板材成形加工； 有限元分析</p><p

26、><b>　　簡介</b></p><p>　　由于近年來微小型金屬部件需求量的不斷增長，中小型部件加工成型的發(fā)展引起了密切的關(guān)注。以前，基本尺寸僅僅被當(dāng)做是結(jié)晶粒度和樣品尺寸/特征尺寸，近年來，一種所謂的“尺寸效應(yīng)”在金屬響應(yīng)方面扮演了十分重要的角色，在很多種荷載條件下發(fā)揮了非常重要的作用。</p><p>　　貝克爾采用了一種二維的有限元模型來檢驗(yàn)金屬材料在

27、平面荷載壓縮過程中的反應(yīng)。水平荷載下質(zhì)地的變化的報(bào)告不僅是基于相鄰粒度的極向錯(cuò)誤，還綜合了有多個(gè)粒度間隔的晶粒的約束作用?？ɡ锒∧岬热擞靡粋€(gè)全隱式時(shí)間積分圖表論證了非常有預(yù)見性的一種泰勒結(jié)晶模型。基于模擬仿真的材料無氧高導(dǎo)電銅的應(yīng)力應(yīng)變性能和質(zhì)地的變化都很好地與那些相應(yīng)的鍛造過程中測量到的純剪力和平面應(yīng)力數(shù)值保持了一致。哈伍德和麥克哈弗利用有限元分析監(jiān)測嵌入的敏感結(jié)晶塑性制劑的效果得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。他們預(yù)測：必須要有高的網(wǎng)絲密度，才能

28、在加工成形的過程中得到率相關(guān)的特征。趙先生等人用三種不同的結(jié)晶塑性模型評估了面心立方晶體金屬的質(zhì)地紋理變化。他們提出以直接的數(shù)值模擬高網(wǎng)絲分辨率材料的方法被認(rèn)為可行。這種方法可以給出更多關(guān)于晶粒變形和晶粒內(nèi)部變化的精確的描述。</p><p>　　近期，李和Zabaras將非頻率依賴型固有關(guān)系應(yīng)用于有限元模型來演示金屬中晶粒的單軸向力引起的應(yīng)力應(yīng)變。較小的晶粒大小產(chǎn)生相對較小的應(yīng)力應(yīng)變反應(yīng)，這一結(jié)果與以往的實(shí)驗(yàn)觀

29、察的結(jié)果很好的保持了一致。</p><p>　　在過去，試驗(yàn)中采用結(jié)晶基礎(chǔ)模型來研究很多的成型過程中金屬微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的變化。然而在近期，Beaudoin等人采用了結(jié)晶塑性模型來研究鋁制板材的液壓成型過程，而且闡明，他們預(yù)測的耳部位置和高度也和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持了高度一致。Nakamachi和Dong提出了一個(gè)全面硬化的結(jié)晶模型，并用一個(gè)數(shù)值動(dòng)態(tài)變化的圖表來演示應(yīng)力變形集中區(qū)域的慣性效應(yīng)。Nakamachi等

30、人得出如下結(jié)論：金屬的質(zhì)地和紋理影響深度沖壓操作過程中拉應(yīng)力的集中和耳子的形成。通過對結(jié)晶塑性模型的各向異性和成型性能進(jìn)行有限元分析Chen等人也提出，金屬板材最初的質(zhì)地和紋理對這些性能也有影響。</p><p>　　彭等人檢查了不同晶粒粒度的薄板材微小凹槽的加工過程，他們使用現(xiàn)象學(xué)的產(chǎn)量批判分析。他們發(fā)現(xiàn)，晶粒的粒度越小，板材可以獲得更好的成型性能。彭等人進(jìn)一步建立了一個(gè)均勻的晶粒粒度分布的從屬組織模型，用以對

31、金屬的表現(xiàn)作出解釋。在此過程中，他們在晶粒大小、板材厚度、板材寬度方面使用了相當(dāng)大范圍的尺寸比例因子。但是，在此分析過程中，彭等人沒有引進(jìn)嚴(yán)格的各向異性，這種各向異性在金屬板材的觀察研究中使用是非常普遍的。</p><p>　　在此，他們采用了泰勒式的結(jié)晶塑性模型，用于調(diào)查研究體心立方結(jié)構(gòu)不銹鋼板材在沖壓成型過程中的反應(yīng)。此過程中板材厚度的變化被用來與先關(guān)實(shí)驗(yàn)中探測和測量得到的結(jié)果相比較。</p>

32、<p><b>　　本構(gòu)關(guān)系</b></p><p>　　從微觀的觀點(diǎn)來看，在一個(gè)特定的平面上沿著特定方向的滑移是相應(yīng)較低溫度下塑性變形的主要機(jī)制。使用結(jié)晶體的方法，最主要的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)晶體固有的表現(xiàn)可以在任意的加載途徑下被模仿，只要我們知道金屬滑移的過程和晶粒取向構(gòu)成的參數(shù)。</p><p>　　鋼制金屬材料的各向同性彈性的線性方程假定如下，而且四向張量的

33、彈性模量C可以用如下表（1）所示的形式表達(dá)。</p><p>　　C11 C12 C12 0 0 0</p><p>　　C12 C11 C12 0 0 0</p><p>　　C= C12 C12 C11 0 0 0</p><p>

34、　　0 0 0 C44 0 0</p><p>　　0 0 0 0 C44 0</p><p>　　0 0 0 0 0 C44</p><p>　　在這里，彈性模量C11 、C12和C44 的值分別選擇為265.2GPa，113.6GPa和151

35、GPa。</p><p>　　為體立方晶體假定的{110}和{111}滑移體系中，每個(gè)平面上都有六個(gè)不同的滑移平面，每個(gè)滑移平面上都有兩個(gè)不同的滑移方向。金屬中晶體的滑移造成的塑性變形，有著非常敏感的固有應(yīng)變速率。對于那些比率敏感的金屬，當(dāng)相應(yīng)的滑移平面上分解切應(yīng)力不同時(shí)為零時(shí)，所有的滑移系統(tǒng)都被認(rèn)為是有活性的。因此，缺少獨(dú)特性，因?yàn)橛行У幕葡到y(tǒng)的測定是與外加的強(qiáng)制變形相關(guān)的。對于比率敏感的金屬，考慮到應(yīng)變速率

36、的敏感性，它的敏感度將會相應(yīng)的降低。在此，我們使用一個(gè)冪函數(shù)關(guān)系式來敘述分解切應(yīng)力τ (α)和剪切應(yīng)變速率γ(α)，其中α th (α = 1, 12 )，滑移系統(tǒng)表示為：</p><p>　　在這里γ(α)表示α th滑移系統(tǒng)中的參考應(yīng)變速率，m表示結(jié)晶體滑移系統(tǒng)中應(yīng)變速率的敏感度?；葡到y(tǒng)的硬度，g(α )表示所有的滑移系統(tǒng)中剪切應(yīng)變的總合的一個(gè)函數(shù)。為了方便起見，γ(α)的數(shù)量級被假定為和所有的滑移系統(tǒng)中一

37、樣?；葡到y(tǒng)中硬度的演變通過以下的公式給出：</p><p>　　在這里，hαβ，硬化部件的矩陣，給出了a th滑移系統(tǒng)和b th滑移系統(tǒng)硬化比率之間的關(guān)系。這里采用的一個(gè)簡單的硬化矩陣可以表達(dá)為：</p><p>　　這里，qαβ，組件的硬化矩陣Q，是與在最初的滑移系統(tǒng)的基礎(chǔ)上自身的硬化比率，以及次要的結(jié)晶體滑移系統(tǒng)中潛在的硬化比率相關(guān)的。而且，h(β )是一個(gè)關(guān)于g (β )的方程，表

38、示如下：</p><p>　　在這里硬度系數(shù)h0，a，以及滑移硬度系數(shù)gs在所有的滑移系統(tǒng)中都被假定成一個(gè)恒定的值?；朴捕萭0的初始值應(yīng)該在公式中加以估計(jì)得到。對于體心立方晶格金屬材料，矩陣Q可以詳細(xì)寫成：</p><p>　　此處qc和qn在整個(gè)變形過程中也都假定為一個(gè)恒定值。它們代表了共面的或不共面的滑移系統(tǒng)中潛在硬化比率的概率值。上面的所有滑移系統(tǒng)的硬化參數(shù)都可以用單軸拉力實(shí)驗(yàn)中得

39、到的應(yīng)力應(yīng)變曲線來評估。</p><p>　　有限元分析的方法在這里繼續(xù)使用，并在有限元分析軟件ABAQUS中附帶使用用戶自定義的子程序UMAT ,以此來說明不銹鋼板材的變形過程?；葡到y(tǒng)硬度參量的選擇被包含在表格1所示的模擬中。薄型板材在平面變形壓應(yīng)力的作用下的預(yù)加工處理，其紋理變化可以通過數(shù)值分析的方法得到。{110}中模擬的板材的極向圖，其作用條件是厚度方向的壓應(yīng)力系數(shù)為0.85，如圖表1所示。這個(gè)極向圖表

40、明（110）平面在一個(gè)偏角上變得協(xié)調(diào)一致，此角與平面上大多數(shù)由曲面法線和橫向規(guī)定相比，存在一個(gè)偏值。</p><p>　　單軸向應(yīng)力應(yīng)變在軋制方向的關(guān)聯(lián)是來自于結(jié)晶塑性模型的有限元分析。分析得到的紋理結(jié)晶方向的結(jié)果與SUS304板材的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果保持了高度一致，特別是在張力相對較大區(qū)域的附近，如圖表2所示。</p><p>　　表1 滑移系硬化參量值</p>&l

41、t;p>　　表1 {110}模擬極向圖</p><p>　　硬度系數(shù)選擇的合理性因此得到了驗(yàn)證。</p><p><b>　　3、數(shù)值結(jié)果</b></p><p>　　由于結(jié)晶塑性模型通常需要密集的計(jì)算資源，這里使用并行計(jì)算格式。彭等人繪制了一張帶有詳細(xì)尺寸標(biāo)注的示意圖來說明微型凹槽加工，如圖3所示。圖中也展示了有限元分析的

42、單元特征。由于凹槽的跨度與工件的寬度相比小了很多倍，因此平面應(yīng)力的變形可以得到合理的假定。帶有兩個(gè)參量的Mooney-Rivlin模型用來描述超彈性的橡膠金屬的變形，兩臺沖壓機(jī)和鋼模在這里都被認(rèn)為是剛體。沿著凹槽的跨度和薄板厚度方向，分別用厚度在0.1mm的工件的80和5兩個(gè)二階平面形變四邊形元。軋制工件的每個(gè)部分最初的晶體學(xué)取向關(guān)系是從相同的網(wǎng)狀模型從提取的，這些模型處于平面壓縮張力的工況下，壓縮厚度張力為0.85.工件和柔性橡膠的接

43、口處，哥倫布摩擦系數(shù)取值0.2，工件和剛性沖壓模具之間取值也相同。然后使用恒定的沖壓力將工件壓縮進(jìn)入柔性橡膠。圖4演示了工件各種變形階段凹槽跨度上馮-米賽斯等效應(yīng)力分布。在與沖模的圓角相接處的位置周圍，不均勻的應(yīng)力分布可以很明顯的觀察到。當(dāng)沖壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，建立在模擬和實(shí)驗(yàn)測量基礎(chǔ)上的板材厚度變化在圖5中得到論證。數(shù)值結(jié)果，首先帶著隨機(jī)分布的晶體學(xué)取向關(guān)系表現(xiàn)出板材的各向同性，這些結(jié)論也都被包含在</p><p&g

44、t;　　圖2 基于表面織紋晶向有限元分析和SUS304板材實(shí)驗(yàn)測量的單軸向應(yīng)力關(guān)系</p><p>　　圖3.微型凹槽沖壓示意圖</p><p>　　圖4.在（a）25% （b）50% （c）75% （d）100%變形量時(shí)工件上凡米賽斯等效應(yīng)力分布圖</p><p>　　圖5. 基于模擬和實(shí)驗(yàn)測量的板材最終厚度分布</p><p><

45、b>　　4、總結(jié)</b></p><p>　　有限元分析中應(yīng)用的結(jié)晶塑性模型，可以理性的評估不銹鋼板材在微型凹槽加工操作中厚度的分布。表面織紋的晶向定位分析模型給出了相對公正的板材厚度公差的評估，并與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)做出了對比。板材初始晶向定位空間分布可以強(qiáng)烈的影響板材厚度的分布。模擬材料晶粒尺寸的大小和方向的分布，研究材料的反應(yīng)，這一方法在將來的研究中可能得到廣泛的應(yīng)用。</p>