[发明专利]一种变厚板（VRB）三维热成形极限图的构建和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及变厚板（Variable Thickness Rolled Blanks,VRB）热成形加工领域，特别涉及变厚板（VRB）成形过程中考虑温度、厚度等影响因素在内的三维热成形极限图的建立和使用方法，主要用于判断变厚板（VRB）热成形过程中的破裂，评价变厚板（VRB）的热成形性能。

背景技术

板料成形是金属成形的一种重要加工方法，在航空航天、汽车、轻工及家电等制造业中有着非常广泛的应用。这是因为板料成形具有较多的优点，第一，板料成形生产效率高，操作简便，便于实现机械化与自动化，第二：板料成形加工零件的尺寸精度是由模具保证的，一般不需要再进行机械切削加工，所以质量稳定，具有较高的尺寸精度。

尽管板料成形具有较多的优点，但同时也存在一些不足，如：采用板料成形方法进行加工时，板料会出现破坏，其破坏的形式主要有两种，即拉应力为主导时的拉伸失稳（缩颈直至断裂）和压应力为主导时的压缩失稳（起皱）。因此，在板料成形过程中人们迫切需要知道板料能够承受的成形极限及在成形过程中发生破坏的时间和位置，以便采取措施加以避免。

为得到评价板料成形的判据，人们进行了长期的研究，最终，根据板料成形过程中主次应变值绘制了成型极限图，并慢慢发展成了一种预测板料成形过程中破裂位置的有效工具，可以方便、准确的预测板料的破裂位置和破裂程度，受到业界的广泛关注。

但成形极限图只适用于线性应变路径条件。在实际冲压成型过程中，应变路径一般会比较复杂，因此传统的成形极限图就不再适用于判断材料的破裂位置。为找到适用于复杂应变路径下板料破裂位置和破裂程度的预测方法，人们进行了广泛且深入的研究。

通过研究，许多研究者发现应力与应变路径无关的特性，因此，根据相应屈服准则建立了复杂应变路径下的成形极限应力图，解决了复杂应变路径条件下板料成形极限判据问题，对板料成形应力极限的研究有着重要的理论意义与工程应用价值。

近年来，随着人们对汽车轻量化要求的提高，新的板料加工工艺也随之产生，通过改变轧辊之间的间距来控制板料厚度连续变化的工艺已广泛应用，即生产变厚板（VRB），变厚板（VRB）具有较多的优点，首先，VRB的厚度是连续变化的具有减重作用；其次，由于VRB的厚度是连续变化的，所以消除了厚度突变处的应力峰值，因此有更好的成形性能；最后，VRB具有较好的表面质量较适用于汽车覆盖件的加工。

但是VRB也存在一些问题，目前，不论是FLD还是FLSD都只能预测等厚板的成形性能，因此缺乏对变厚板（VRB）成形性能的预测，更深一个层次，现在广泛应用的板料热成形技术具有较多的优点，因此变厚板（VRB）的热成形也是一个发展方向，这样也带来一定的问题，就是对变厚板（VRB）热成形性能的预测，近几年，对变厚板热成形性能的研究已经较为广泛。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种变厚板（VRB）三维热成形极限图的建立和使用方法，不仅能解决传统成形极限图不适于预测变厚板（VRB）热成形性能的问题，还能提供一种可准确、方便评价变厚板（VRB）热成形过程中的破裂位置的方法。

本发明提出了一种变厚板三维热成形极限图的建立方法，具体包括以下步骤：

步骤1、在20℃下，测定试样材料基本参数；其中，材料基本参数包括材料厚向异性指数r、材料应变硬化指数n、材料常数K；

步骤2、在20℃下，利用胀形实验获得对应试样材料某一厚度等厚板不同应变路径的成形极限曲线；

步骤3、根据相应屈服准则将上述对应试样材料某一厚度等厚板不同应变路径的成形极限曲线根据公式转化为相应的成形极限应力曲线；

具体转化公式如下：