【摘要】：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)令材料向凹模孔的流動不通暢所致�；谏鲜霰尘�,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(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、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(nèi)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�；谏鲜鲅芯砍晒�,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,分析了疊合板擠壓過程的接觸邏輯圖,采用三象限法對凸臺高度的瞬態(tài)增長量進行了估測,并將其結論拓展到單板擠壓等其它板料體積成形工藝。
【圖文】：

料體積成形的提出與分類料體積成形工藝是近年才在本學科國內(nèi)外主流學術期刊中經(jīng)常被但板料體積成形所包含的具體工藝并非近年才出現(xiàn)，而是已存在一段時間，特別是精沖復合成形工藝[10]。料體積成形這一概念，最早是在第 10 屆國際塑性加工大會（10therklein[11]和 Allwood[12]共同提出的[5]。erklein 等[5]指出，金屬塑性成形的各種工藝可以按照局部受力及變 5 類：壓縮成形、拉壓復合成形、拉伸成形、彎曲成形和剪切成形或拉壓復合成形的工藝用于厚度為 1mm~5mm 的金屬板料，可寸等于或超過板厚的三維立體特征，符合該條件的成形工藝就屬形。同時，還按板料體積成形工藝的性質對其進行了劃分，，如圖

按照成形過程可劃分為一次成形（模具多為直線運動）為回轉運動）兩類；按照材料變形范圍可劃分為整體成形（如板料鍛造）和）兩類。板料體積成形工藝中，研究最為廣泛且深入的是板料。造的研究現(xiàn)狀鍛造的內(nèi)涵通常有兩種理解。廣義的板料鍛造是一次形工藝的總稱，即把鍛造工藝應用在板料上，一些諸如半沖孔等工藝可歸納在板料鍛造之中。狹義的板料鍛造進行體積成形，生產(chǎn)本需棒料鍛造才能成形的零件的工概念明晰，本文中提及的板料鍛造是指狹義的板料鍛造
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG376

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本文編號：2519559