疊合板擠壓成形工藝研究.pdf

1、隨著工業(yè)輕量化要求的不斷提升，板料體積成形工藝(Sheet-Bulk Metal Forming)的發(fā)展日漸成熟，這類工藝用于在中厚板、厚板上成形三維立體特征，逐漸替代了部分本需棒料、塊料進(jìn)行體積成形的零件。凸臺(tái)擠壓工藝作為一種典型的板料體積成形工藝，其所成形的凸臺(tái)特征主要用于定位、裝配等后續(xù)工藝。在此工藝中，通常存在凸臺(tái)高度不足的問(wèn)題，究其原因在于擠壓比較大時(shí)，擠壓過(guò)程中存在的變形死區(qū)令材料向凹?？椎牧鲃?dòng)不通暢所致。
　　基于上

2、述背景，本文提出了一種新工藝方法—疊合板擠壓，既屬于板料體積成形，又屬于機(jī)械塑性連接，它的提出拓展了具有凸臺(tái)特征的板料零件在工業(yè)生產(chǎn)中可加工范圍，并為板料體積成形中的聚料問(wèn)題提供了一種可行的解決方案。疊合板擠壓采用無(wú)任何連接的兩塊板料疊合放置，即可在一個(gè)工步內(nèi)完成凸臺(tái)擠壓、母板沖孔、凸臺(tái)落料、連接裝配等多步工序，最終在母板上成形并裝配組合凸臺(tái)特征。由該工藝生產(chǎn)的“釘-板”結(jié)構(gòu)裝配體既可替代凸臺(tái)擠壓工藝成形的凸臺(tái)特征，又可后續(xù)與其它的板料

3、、塊料形成進(jìn)一步連接。
　　對(duì)于這項(xiàng)新工藝，本文采用了物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合輔助模擬的研究方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及模擬結(jié)果將疊合板擠壓工藝全過(guò)程劃分為三個(gè)成形階段：初始擠壓階段、穩(wěn)態(tài)擠壓階段和非穩(wěn)態(tài)擠壓階段。針對(duì)性地提出了三階段分析方法，對(duì)各個(gè)階段內(nèi)的材料流動(dòng)及凸臺(tái)成長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究，對(duì)三個(gè)階段的劃分界限，即兩次材料分離現(xiàn)象進(jìn)行了重點(diǎn)研究，對(duì)漏斗狀、自鎖等特殊結(jié)構(gòu)的生成及其對(duì)材料流動(dòng)所起作用進(jìn)行了分析驗(yàn)證。
　　考慮到疊合板擠壓的主要功能是作

4、為單板凸臺(tái)擠壓的替代工藝，本文設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別得到了高度相近的組合凸臺(tái)特征及整體凸臺(tái)特征，并對(duì)兩種工藝過(guò)程的材料流動(dòng)及載荷變化進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比單板擠壓，疊合板在擠壓實(shí)效和材料流動(dòng)方面具有優(yōu)勢(shì)，后者是由于擠壓過(guò)程中母板上自然形成的漏斗狀結(jié)構(gòu)可引導(dǎo)材料流入凹模。為此，本文對(duì)漏斗狀結(jié)構(gòu)對(duì)材料流動(dòng)的引導(dǎo)作用與單板凸臺(tái)擠壓中的死區(qū)材料進(jìn)行了對(duì)比。
　　基于上述研究成果，本文采用了輔料板增厚的工藝方案，通過(guò)疊合板擠壓實(shí)驗(yàn)獲得

5、板料上超高組合凸臺(tái)特征，且通過(guò)設(shè)計(jì)抗壓脫、抗剪切破壞試驗(yàn)，驗(yàn)證了組合凸臺(tái)具有一定程度的強(qiáng)度。在獲得超高凸臺(tái)的同時(shí)，通過(guò)改變凸模壓下量，探索了凸臺(tái)高度的增長(zhǎng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：穩(wěn)態(tài)擠壓階段中凸臺(tái)的成長(zhǎng)最為穩(wěn)定、高效，因此，為獲得高度足量的凸臺(tái)特征，應(yīng)盡量延長(zhǎng)穩(wěn)態(tài)擠壓階段。
　　結(jié)合疊合板擠壓的三階段分析方法以及凸臺(tái)高度的增長(zhǎng)規(guī)律，通過(guò)進(jìn)一步抽象推導(dǎo)，本文提出了用于評(píng)價(jià)成長(zhǎng)指標(biāo)增長(zhǎng)規(guī)律的三象限法理論。通過(guò)添加虛無(wú)層面的建模方法，分析了