冲压工艺理论工作的进展方面分析与优化

应用传统的塑性力学方法，对冲压加工中的各种成形工艺问题，在进行适当简化了的应力与应变分析的基础上，可以概略地完成为冲压工艺设计所必需的工艺参数（如力学参数、成形极限、最佳成形条件等）的确定工作。这样的理论工作虽然还不够准确，也不完美，但是，在深入地认识冲压成形过程中毛坯的塑性变形的性质与特点、明确某些成形中的规律、确定成形极限与成形力等重要工艺参数和解决冲压生产中出现的实际问题等方面，起到了相当大的作用。但是，由于传统的塑性力学在理论上的严密性和实际冲压加工中毛坯的受力与变形的复杂性之间存在着很难克服的不相适应的问题，致使这种理论方法不能确切地描述冲压变形过程，当然也不能精确地对变形参数与重要的工艺参数作出理论计算的结果。另一方面，这种理论工作的不足也阻碍了人们对冲压变形的本质与成形规律的深入认识。

近期迅速发展的各种塑性变形有限元理论与计算方法为冲压成形技术的发展起了很大的推动作用。利用有限元方法不但可以对某个具体的冲压成形过程中毛坯的应力与应变进行分析与计算，得到相应的力学与变形有关的工艺参数，而且也可以通过系统的分析与计算和科学的概括与整理，总结出具有普遍意义的冲压成形规律。另外，通过有限元计算，还可以使某些冲压变形问题的认识得到深化，使过去理论研究工作方法很难了解的问题得到全新的认识。图1-1-5所示就是用有限元方法对冲裁过程进行研究并得到许多新的认识的实例。通过有限元计算不仅确切地了解到在非常窄小变形区内垂直应力σ_y与水平应力σ_x的分布，而且利用平均应力σ_m的分布规律明确了分离与毛刺的形成机理，成功地进行了毛刺高度的预测等^[2]。这种研究方法可能为冲压技术的理论研究工作开辟一个崭新的方向。

另一种理论工作的内容是根据冲压加工中毛坯变形的实际情况与特点，经过深入而切合实际的探索与科学的概括与归纳工作，明确冲压加工中具有普遍意义的共性规律和某种冲压变形所具有的个性与规律，并在此基础上进一步寻求处理生产实际问题的方法和解决实际问题的措施。虽然这种理论工作还不够成熟，也还没有引起普遍的重视，但是，由于它在解决有关冲压技术的实际问题方面具有十分明确的针对性，使得它在实用上收效较大。可以肯定地说，这是一种值得重视并致力发展的理论研究工作。可供说明这种研究工作实用意义的实例很多，例如按照变形性质与绝对值最大应力的性质（拉应力或压应力）进行的冲压成形的分类理论，不但可以更加方便、更加深入与清晰地认识冲压成形的本质、不同冲压成形工艺中成形极限的含义与特点等，而且也为进行冲压成形的体系化的研究方法提供了一个理论基础^[3]。变形趋向性规律的理论不但可以作为一个基本的准则应用于冲压工艺过程设计中，解决变形工序顺序的安排问题，改变了过去从事这项工作中的混淆不清的局面，而且也为分析冲压生产中出现的某些质量问题产生的原因和寻求解决方法，提供一个有效的理论武器^[4，5]。在高盒形件的多次拉深时，变形区外边缘位移速度相等的准则的理论研究成果，已经成为高盒形件多次拉深工序设计与半成品形状与尺寸确定的基础^[6]，改变了过去工艺设计工作中无所遵循的局面等，都足以说明这种理论研究工作的意义。(www.xing528.com)

图1-1-5 利用有限元方法研究冲裁过程的结果