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)令材料向凹模孔的流動不通暢所致。
　　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(nèi)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(chǎn)的“釘-板”結(jié)構(gòu)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(jìn)一步連接。
　　對于這項新工藝，本文采用了物理實驗結(jié)合輔助模擬的研究方法，根據(jù)實驗及模擬結(jié)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(nèi)的材料流動及凸臺成長規(guī)律進(jìn)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(jìn)行了重點研究，對漏斗狀、自鎖等特殊結(jié)構(gòu)的生成及其對材料流動所起作用進(jìn)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(shè)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(jìn)行了對比研究。結(jié)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(jié)構(gòu)可引導(dǎo)材料流入凹模。為此，本文對漏斗狀結(jié)構(gòu)對材料流動的引導(dǎo)作用與單板凸臺擠壓中的死區(qū)材料進(jìn)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(shè)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(qiáng)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(jié)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(yīng)盡量延長穩(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高度的增長規(guī)律，通過進(jìn)一步抽象推導(dǎo)，本文提出了用于評價成長指標(biāo)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