微拉深工藝的實驗研究及計算機模擬.pdf

1、本文論述了微拉深工藝的實驗研究及計算機模擬。 隨著微型化趨勢的發(fā)展，微細零件產品的加工在整個加工制造業(yè)中的地位越來越重要。從移動電話到計算機技術，從微型數碼設備到醫(yī)藥衛(wèi)生等各個方面，微細零件具有廣闊的應用空間，同時應用傳統的加工技術來加工這些微細零件也成為可能。但是，當零件尺寸縮小到一定范圍時，許多物理現象與宏觀世界有很大差別，一些常規(guī)理論將作修正，因此微觀尺度下的理論和試驗研究顯得格外重要。 采用實驗研究和計算機模擬分

2、析相結合的方法，對微拉深工藝進行研究，找出微拉深工藝中一些變化特點，以及探索微拉深工藝參數和模具設計的方法。 系統地介紹了尺度效應現象及其理論解釋。研究發(fā)現，當不均勻塑性變形尺度在微米量級時，材料就將表現出強烈的尺度效應（Size effects）；且目前的研究表明，尺度效應現象主要存在于材料力學行為和摩擦潤滑行為中。通過純銅薄板的材料力學性能拉伸實驗，在測得厚度在0.2mm以下的純銅薄板的力學性能參數的同時，驗證了材料力學行為

3、中尺度效應現象的存在即隨著板料厚度的減薄，材料的流動應力下降。 進行了一系列幾何相似的圓筒形件微拉深實驗研究。采用將傳統確定圓筒形件拉深問題的參數設計轉化為無量綱形式的設計方法，設計了微拉深實驗模具。通過圓筒形件微拉深實驗，給出了成形力曲線變化特點，并對其進行了理論解釋。本文還利用該套實驗模具進行了條形薄板料微拉深摩擦實驗研究，發(fā)現在無潤滑條件下，隨著板料厚度的減薄，摩擦系數有增大的趨勢。結合這兩個實驗研究的結果分析，對本文所采

4、用的微拉深工藝及模具設計的無量綱設計方法進行了一些修正。 最后，結合有限元模擬技術，在分析建模時，考慮表面層晶粒的影響，利用分層的方法對板料模型進行處理。利用數值模擬分析了摩擦系數μ、相對模具間隙C/t和相對凹模圓角半徑Rd/t對最大成形力的影響。數值模擬結果顯示，模擬的成形力曲線與實驗測得的成形力曲線吻合較好，并且在模具制造誤差范圍內，相對模具間隙C/t和相對凹模圓角半徑Rd/t對最大成形力的影響不明顯，而摩擦系數μ對最大成形