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、塊料進行體積成形的零件。凸臺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，通常存在凸臺高度不足的問題，究其原因在于擠壓比較大時，擠壓過程中存在的變形死區(qū)令材料向凹?？椎牧鲃硬煌〞乘?。
　　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，又屬于機械塑性連接，它的提出拓展了具有凸臺特征的板料零件在工業(yè)生產中可加工范圍，并為板料體積成形中的聚料問題提供了一種可行的解決方案。疊合板擠壓采用無任何連接的兩塊板料疊合放置，即可在一個工步內完成凸臺擠壓、母板沖孔、凸臺落料、連接裝配等多步工序，最終在母板上成形并裝配組合凸臺特征。由該工藝生產的“釘-板”結構裝配體既可替代凸臺擠壓工藝成形的凸臺特征，又可后續(xù)與其它的板料

3、、塊料形成進一步連接。
　　對于這項新工藝，本文采用了物理實驗結合輔助模擬的研究方法，根據(jù)實驗及模擬結果將疊合板擠壓工藝全過程劃分為三個成形階段：初始擠壓階段、穩(wěn)態(tài)擠壓階段和非穩(wěn)態(tài)擠壓階段。針對性地提出了三階段分析方法，對各個階段內的材料流動及凸臺成長規(guī)律進行了研究，對三個階段的劃分界限，即兩次材料分離現(xiàn)象進行了重點研究，對漏斗狀、自鎖等特殊結構的生成及其對材料流動所起作用進行了分析驗證。
　　考慮到疊合板擠壓的主要功能是作

4、為單板凸臺擠壓的替代工藝，本文設計了對比實驗，分別得到了高度相近的組合凸臺特征及整體凸臺特征，并對兩種工藝過程的材料流動及載荷變化進行了對比研究。結果發(fā)現(xiàn)，相比單板擠壓，疊合板在擠壓實效和材料流動方面具有優(yōu)勢，后者是由于擠壓過程中母板上自然形成的漏斗狀結構可引導材料流入凹模。為此，本文對漏斗狀結構對材料流動的引導作用與單板凸臺擠壓中的死區(qū)材料進行了對比。
　　基于上述研究成果，本文采用了輔料板增厚的工藝方案，通過疊合板擠壓實驗獲得

5、板料上超高組合凸臺特征，且通過設計抗壓脫、抗剪切破壞試驗，驗證了組合凸臺具有一定程度的強度。在獲得超高凸臺的同時，通過改變凸模壓下量，探索了凸臺高度的增長規(guī)律。實驗結果表明：穩(wěn)態(tài)擠壓階段中凸臺的成長最為穩(wěn)定、高效，因此，為獲得高度足量的凸臺特征，應盡量延長穩(wěn)態(tài)擠壓階段。
　　結合疊合板擠壓的三階段分析方法以及凸臺高度的增長規(guī)律，通過進一步抽象推導，本文提出了用于評價成長指標增長規(guī)律的三象限法理論。通過添加虛無層面的建模方法，分析了