探讨拉深工艺在薄板成形中的应用与优化

在薄板成形中，应用拉深工艺可以成形出各种形状的杯体、腔体。拉深成形也是最复杂的工艺，在摩擦、各向异性、变形的不均匀性等方面，较之其他工艺更为突出。Saotome.Y.等系统研究了低碳钢SPEC的拉深行为。试验结果表明：随着相对凸模直径D_p/t的增大，极限伸长率（LDR）降低。当D_p/t=10时，LDR=2.2，当伸长率β=2.4时，无论条件如何变化，拉裂现象总会发生。当D_p/t＞40时，压边力的影响开始增强，并且，随着D_p/t的增大，要求压边力也相应增大。当D_p/t＜15时，凹模圆角半径R_d的影响比较明显。当D_p/t=10，β=2.2时，如果D_p/t=5.0，无需压边力也能获得良好的试件；如果D_p/t＞5.0，则要求压边力至少要达到2MPa。在SUS430材料的微拉深试验中，也获得了当D_p/t=10、β=2.2时，如果D_p/t=5.0，无需压边力的结果。并对最大拉深力的理论计算值和试验值进行了对比。当D_p/t=10＞40时，比率趋于一致，即各种情况的拉深过程相似；当D_p/t=10＜20时，理论计算值和试验值不再一致，凹模圆角半径的影响显著，即这些情况下的微拉深过程与常规拉深过程不再相同。

较之其他成形方法，微拉深研究的制约因素较多。特别表现在传感器及相关检测技术上，这方面的研究和报道也较少。有关资料表明，发展了微拉深的热成形工艺，结果显示拉深力降低20%，而伸长率增加了10%。董湘怀等应用传统经验计算公式和图表，研究了微拉深成形中的尺度效应，结果表明：当考虑表层效应时，出现软化效应，成形能力提高；当考虑应变梯度硬化时，成形能力降低，有限元模拟也得到了同样的结果。K.Manabe等的有限元研究结果表明，模具和坯料的表面精度，对微零件的精度和质量均有较大影响。H.Justinger等研究了晶粒尺度和应变率等因素，对微拉深几何形状和温度等的影响。Amit Jaisingh等应用Taguchi法，分析了微拉深的有限元模拟结果，对材料参数和工艺条件参数的敏感性进行了研究。(www.xing528.com)