微拉深工藝的實(shí)驗(yàn)研究及計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、本文論述了微拉深工藝的實(shí)驗(yàn)研究及計(jì)算機(jī)模擬。 隨著微型化趨勢(shì)的發(fā)展，微細(xì)零件產(chǎn)品的加工在整個(gè)加工制造業(yè)中的地位越來越重要。從移動(dòng)電話到計(jì)算機(jī)技術(shù)，從微型數(shù)碼設(shè)備到醫(yī)藥衛(wèi)生等各個(gè)方面，微細(xì)零件具有廣闊的應(yīng)用空間，同時(shí)應(yīng)用傳統(tǒng)的加工技術(shù)來加工這些微細(xì)零件也成為可能。但是，當(dāng)零件尺寸縮小到一定范圍時(shí)，許多物理現(xiàn)象與宏觀世界有很大差別，一些常規(guī)理論將作修正，因此微觀尺度下的理論和試驗(yàn)研究顯得格外重要。 采用實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)模擬分

2、析相結(jié)合的方法，對(duì)微拉深工藝進(jìn)行研究，找出微拉深工藝中一些變化特點(diǎn)，以及探索微拉深工藝參數(shù)和模具設(shè)計(jì)的方法。 系統(tǒng)地介紹了尺度效應(yīng)現(xiàn)象及其理論解釋。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不均勻塑性變形尺度在微米量級(jí)時(shí)，材料就將表現(xiàn)出強(qiáng)烈的尺度效應(yīng)（Size effects）；且目前的研究表明，尺度效應(yīng)現(xiàn)象主要存在于材料力學(xué)行為和摩擦潤(rùn)滑行為中。通過純銅薄板的材料力學(xué)性能拉伸實(shí)驗(yàn)，在測(cè)得厚度在0.2mm以下的純銅薄板的力學(xué)性能參數(shù)的同時(shí)，驗(yàn)證了材料力學(xué)行為

3、中尺度效應(yīng)現(xiàn)象的存在即隨著板料厚度的減薄，材料的流動(dòng)應(yīng)力下降。 進(jìn)行了一系列幾何相似的圓筒形件微拉深實(shí)驗(yàn)研究。采用將傳統(tǒng)確定圓筒形件拉深問題的參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為無量綱形式的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了微拉深實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?。通過圓筒形件微拉深實(shí)驗(yàn)，給出了成形力曲線變化特點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行了理論解釋。本文還利用該套實(shí)驗(yàn)?zāi)＞哌M(jìn)行了條形薄板料微拉深摩擦實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在無潤(rùn)滑條件下，隨著板料厚度的減薄，摩擦系數(shù)有增大的趨勢(shì)。結(jié)合這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果分析，對(duì)本文所采

4、用的微拉深工藝及模具設(shè)計(jì)的無量綱設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了一些修正。 最后，結(jié)合有限元模擬技術(shù)，在分析建模時(shí)，考慮表面層晶粒的影響，利用分層的方法對(duì)板料模型進(jìn)行處理。利用數(shù)值模擬分析了摩擦系數(shù)μ、相對(duì)模具間隙C/t和相對(duì)凹模圓角半徑Rd/t對(duì)最大成形力的影響。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，模擬的成形力曲線與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的成形力曲線吻合較好，并且在模具制造誤差范圍內(nèi)，相對(duì)模具間隙C/t和相對(duì)凹模圓角半徑Rd/t對(duì)最大成形力的影響不明顯，而摩擦系數(shù)μ對(duì)最大成形