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致 谢 36
参考文献37
1 绪论
1.1 研究背景
拉深是冲压加工的一种工艺。冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加压力，使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术[1]。而拉深是把剪裁或冲裁成一定形状的平板毛坯利用模具变成开口空心工件的方法。用拉深工艺可制得多种薄壁零件，如筒形、阶梯形、锥形、盒形等。若与其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极其复杂的零件。并且，用拉深方法制造薄壁空心件，生产效率高，节省材料，零件的强度和刚度好，精度较高且加工范围可由几毫米跨越至2-3米，因此广泛应用于汽车、航空航天、国防、电器电子等工业领域以及日常用品中[2]。
由于拉深件几何形状的不同造成成形过程中变形的位置、分布，毛坯的应力分布各有差异，根据拉深件的变形力学特征将其分为：直壁旋转体，代表为圆筒形拉深件；曲面旋转体；直壁非旋转体，以盒形件为代表；非旋转体曲面形状零件，多为大型覆盖件[3]。其中，盒形件又包括方形盒和矩形盒以及椭圆形盒等，其拉深时毛坯的变形特征比旋转体零件更为复杂。本文所研究的十字形盒件属于盒形件中一种。
十字盒成形过程复杂，研究十字盒拉深特性，优化其成形工艺，可以为加工更为复杂的难成形非对称四棱盒件打下基础。
1.2 研究现状
目前国内外学者对盒形件拉深成形的研究是比较成熟的，包括盒形件成形机理的研究，模具几何参数的设计，拉延筋的设计，拉深时压边力的控制等。上海交通大学的孙成智、陈关龙等研究了拉深时变压边力对盒形件成形性能的影响[4]；西北工业大学的张旭东对采用数值模拟方法研究了变压力在盒形件拉深过程中的作用并建立了变压力拉深实验系统[5]；哈尔滨工业大学的杨玉英对盒形件成形机理进行了研究并具体分析了带法兰盒形件成形时的变形情况[6,7]；燕山大学的马丽霞、赵军等研究了盒形件凸缘区和悬空侧壁区应力的近似理论解析，并通过有限元仿真进行了验证[8]；王凤琴、官英平等对方盒形件拉深破裂情况进行了预测及数值仿真研究[9]；陈传胜通过研究确定了盒形件拉时深角部变形区的应力解析表达式[10]；重庆理工大学的张侠具体研究了拉延筋在板料拉深过程中的应用[11]；外国学者Y.H.Keum、J.H.Kim、B.Y.Ghoo基于基本拉延筋理论研究建立了专用于板材成形有限元分析的拉延筋模型[12]。还有相当一部分的学者开展了十字杯形件拉深成形特性的研究。如李彦波、刘红武等进行了AZ31B 镁合金十字杯形件差温拉伸仿真模拟试验[13]；江苏大学的曹志福研究了镁合金十字杯形件温拉深成形工艺并在有限元模拟中得到了验证[14]。
1.3 课题研究的内容和方法
本文是研究非对称拉深件—十字盒形件的拉深特性，并探索十字盒拉深成形加工工艺的最佳参数组合。运用CAE技术对十字盒形件拉深成形过程进行数值模拟。本文利用DYNAFORM软件开展十字盒拉深成形的仿真试验。先进行影响十字盒拉深成形各参数的单因素试验。通过分析仿真结果，发现十字盒拉深成形过程中出现的问题，修改参数之后重新进行试验直到得到较为满意的结果。然后选择其中影响较大的因素进行正交试验，分析仿真结果得出十字盒拉深成形加工工艺的最佳参数组合。
2 十字盒形件拉深特性及工艺研究
十字盒形件作为简单的非轴对称形拉深件，研究其拉深成形特性将为研究更加复杂的非对称拉深件的成形规律奠定良好的基础。十字盒形件又是以简单矩形件为基础的，因此研究十字盒形件的拉深成形特性首先要清楚理解一般矩形件的成形规律。本章在矩形件的基础上进行十字盒拉深成形特性的理论研究。
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