液压拉伸工艺原理图文

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1、液压拉伸工艺原理图文液压拉伸工艺由于具有能够明显地提高拉伸工艺的拉伸比、提高拉伸件质量及易于成形特殊形状零件等优点，正越来越受到板材加工业的重视。但是，与普通拉伸相比，由于变形机理复杂，各因素之间存在相互影响，使工艺参数的制订较为困难。实际生产大都采用反复试验的方法，但这既繁锁，又不经济。因为凹模圆角、凸模圆角、凸凹模间隙及压力棗行程曲线等各工艺参数之间有多种组合，试验的费用很高且很难得到预期的结果，使液压拉伸工艺的推广应用受到限制。　　鉴于上述，本文开发了筒形件液压拉伸工艺的计算机辅助分析程序。该程序能模拟筒形件的液压拉伸过程，

2、计算工件各部位在拉伸过程中的应力情况，从而判断对于某种材料、厚度、形状的制品在给定的工艺条件下是否能拉伸成功，当取得合理的工艺参数后，再应用于实际生产。经实验验证，该程序具有较好的实用性。　　1　力学模型　　由塑性力学可知，在筒形件的液压拉伸过程中，坯料各部位的受力及变形特点是不同的，而且随着拉伸过程的进行不断地发生变化。　　1．1法兰部分　　在法兰部分(图1)取一宽度为dr，所含角度为φ的弧形单元体，在不考虑摩擦力的影响下，平衡条件是：　　(σr+dσr)(r+dr)·r·φ·t-σr·φ·t·r+2σθ·t·sinφ

3、/2·dr=0。(1)其塑性方程为：　　σr-(-σθ)=σi。(2)假设材料的实际应力曲线为σi=Aεni，任意r处的应力强度为：　　σi=Aηn［1-(1/2)ln（Rt/r）］-4n。(3)联立求解(1)、(2)、(3)式可得径向应力和切向应力为：　　σr=2Aηn／（4n-1）［(1-1/2ln(Rt/r))1-4n-1］，　　σθ=2Aηn／(4n-1)［(1-1/2(lnRt/r))1-4n-1-Aηn(1-1/2ln(Rt/r))-4n。考虑到摩擦力因素，法兰内边缘的拉应力　　σr2=2Aηn/

4、(4n-1)［(1-1/2ln(Rt/r))1-4n-1］+kμQ/πdpt其中，当有强制润滑时，k取1，否则k取2。　　1.2已成形部分　　已成形部分的应力分析见图2。在筒壁上取一微单元体，轴向和径向的平衡方程为：　　f3·N·r·dθ·dh-dσz·r·dθ·t=0,(4)　　p·r·dθ·dh-N·r·dθ·dh-σθ·t·dh·dθ=0。(5)由广义虎克定律：εθ=1/E［-σθ-μ(σz-p)］，由于已成形的壁部εθ=0，得：　　σθ=μ(p-σz)。(6)联立求解式(4)、(5)、(6)，并利用边界条件

5、求得已成形部分的应力公式：σz=σp·e(-f3μ(H-h)／r)-p／(μt)［1-e-f3μ(H-h)／r］。(7)式中：　　H已成形部分的高度；　　h任意一点处的高度；　　σph=H处的轴向应力。　　1．3自由变形区　　根据文献［1］，自由变形区的应力为(见图3)：图3　自由变形区的应力分析　　σr=p/(2+sinθ)·(r23-r22)/r+N/(2π·t·r·sinθ)，　　σθ=p/t((r2-r23)／2ρ·sin2θ+r/sinθ)+N/(2π·t·ρ·sinθ)，其中N=2πt·r3·σr3·

6、sinθ3为r=r3处的垂直作用力。图3　自由变形区的应力分析　　2　计算程序介绍　　考虑到模拟计算结果的图形化输出，选择了绘图功能较强的TurboBasic语言编写源程序，图4为程序框图。　　3　实验对比　　为了验证程序的可靠性和准确性，进行了对比实验。实验材料为08钢板，板料厚度为１mm，经性能试验，σb=380MPa，σs=210MPa，A=710MPa，n=0.21。　　模具参数为：凹模直径65，凸模直径60，凹模圆角半径6mm，凸模圆角半径4mm。坯料初始尺寸为140。　　实验共进行两次。第一次实验的液体压

7、力为40MPa，当拉伸深度为6mm时，在凸模圆角处拉裂。第二次实验将液体压力提高至55MPa，拉伸顺利完成，此时拉伸系数达到0．43。　　图5为计算所得第一次实验凸模圆角处的应力变化情况。由于液体压力较小，未能有效地减小凸模圆角处的拉应力，导致该部位拉裂。　　图6为计算所得第二次实验凸模圆角处的应力变化情况。由于液体压力较高，板料与凸模间的摩擦支撑作用增强，减小了凸模圆角处的拉应力，使拉伸得以顺利进行。　　4　结论　　通过实验对比，证实了所开发的筒形件液压拉伸工艺计算机辅助分析程序不仅能较好地分析筒形件的液压拉伸过程，而且可

8、用来指导工艺参数的制订，具有良好的实用性。图5应力变化曲线1