[发明专利]一种筒形件成形工艺分析方法

说明书

本发明是适应于机械工程中对刚塑性材料，尤其是金属材料生产筒形件的工艺分析新方法。

在传统的技术资料中，例如教科书、冲压设计手册等，对于筒形件成形的工艺分析方法，以拉深成形为例基本上都是用一个拉深后筒径d除以拉深前坯料直径D或拉深前筒径称为拉深系数(m＝d/D)作为主要评判参数、依照板料相对厚度(100t/D)作为分析基础或区分界限，结合以经验数据为判断标准的各种表格，从而进行一系列有关工艺分析问题，如有压边时拉深极限、无压边时拉深极限、拉深力等问题的分析判断，把它简称为表格法。或许这是从苏联引进后就一成不变地相传下来，其最根本的毛病在于与客观实际不能互相对应，说的是整体坯料，实际行的却是在相对不变的筒底以外于拉深过程中塑变成筒壁的环形材料，尤其是在大筒径低高度的情况下，两者差别甚大，何况有的竞是以整体坯料相对直径D/t为自变量的函数值来提供判断标准，把实际中相对不变的筒底部分也按同样的变形看待，这就必然要带来与实际不相符的错误。再假设所提供的数据完全正确，使用起来也不方便，比喻处于两个参

照值之间时该如何选取的问题；即使不计较使用方便与否，也是只知其然而不知其所以然。

对于传统的筒形件成形工艺分析体系存在的缺陷，很多科技工作者都有同感，都盼望能有一套更符合客观实际的更加科学可行的更加实用方便的工艺分析体系。本发明的目的正是为了提供一套这样的新方法。

本发明所提供的这一种筒形件成形工艺分析方法，其技术方案是以成形过程中实际塑变成筒壁的环形材料(简称环料)为研究对象，以环料的宽度b和厚度t为主要参数，结合筒形件尺寸、材料性能、冲压模具、压边状况、润滑条件、拉深速度等有关参数，用数学表达式模拟各有关参数间的关系，从而对生产工艺分析中需要解决的一系列问题，如有压边时一次拉深成功条件、无压边时一次拉深成功条件、拉深力大小、压边力大小、展开料修正、凹模圆角选取以及带缺口或凸耳筒形件直接拉深成形、筒形件高度以及内孔翻边成功条件等问题进行计算确定。

利用本发明的方法进行筒形件成形工艺分析，可达到更加准确更加方便的目的，尤其是表达式反映了与成形有关的各因素间的关系，也就是道其所以然，这将大大有利于对实际中碰到问题的分析和采取相应的改进措施，定能促进工业生产的更快发展。

下面按各个具体问题进行分析说明。

在筒形件拉深过程中，绝大部分情况下是筒底部分的材料相对不变，只有筒底以外的环料在模具和拉深力的作用下塑变形成筒壁，这是客观现实。现以在拉深过程中实际参与塑变的环料为研究对象，用图1帮助说明，图中中心直径为d的部分是相对不变的筒底，D为坯料外径，筒底以外塑变为筒壁的宽度为b的环形部分，可看成由总长度等于筒底圆周长的无数条平行小条料和其余黑色的三角形小料所组成。无数条平行小条料很容易折弯形成完整的圆筒壁，我们把这部分称为环料基本面积，这样就可以把拉深过程中材料的变化看作是基本面积吸收消化了其余三角形小料的面积，从而形成了一个新概念：环料基本面积消化率，简称为面积消化率，标记为。影响板料拉深成形有内部因素和外部因素，其内部因素中，除材料机械性能外，首先是环料的面积消化率，过大的面积消化率会使拉深阻力过大，造成拉裂等失败形式；其次是环料相对宽度和冷作硬化的影响，环料相对宽度大，也就是相对厚度小，必然增加基本面积消化其余部分的难度，也使冷作硬化加剧，其对拉深成形的影响程度，可用一个环料相对宽度系数来反映。综合影响环料拉深成形的两方面内因，就反映了环料拉深变形的基本特性，称为环料相对面积消化率，也称为环料拉深变形基本特性因子，简称环料拉深变形基因。它还可参与一系列拉深有关问题的分析判断。在实际运用中，标记为以简便式子表达，一般d以筒件材料中线为准，b＝0.5(D-d)。