覆盖件拉延成形中板料参数的影响

影响金属板料拉延成形的因素很多，如模具的形状、材料性能、毛坯形状和尺寸、边界条件、模具和板料之间的摩擦和润滑等[1,2]。因此，在金属板料成形工艺设计时就要综合考虑上述各个因素的影响。然而，由于对工件在拉延成形过程中的变形特点和流动规律缺乏全面的了解，往往难以加工出高质量的工件;另外，对于工件中的缺陷也缺乏科学的预测手段[3~5]。近年来，随着计算机技术的飞速发展，以及有限元方法的成熟，数值模拟技术在板料成形中得到广泛应用[6]。本文采用动力显示有限元板料软件Dynaform，以油箱外壳为例，研究了板料的厚向异性系数r和硬化指数n对零件拉延成形性能的影响。 1 有限元分析模型的建立 本文导入tank.nas文件[7]后，按照正装式双动拉延成形模具规则，利用Dynaform前处理系统建立三维几何模型，如图1所示，图中板坯共划分了3029个单元和3091个节点，计算使用的单元类型为基于薄壳经典理论，采用非线性材料模型和沙漏粘性阻尼的四节点四边形Belytschko-Tsay非线性薄壳单元。材料选用具有各向异性性质的三参数Barlat-Lian材料模型，接触类型为描述了位移和速度边界条件的form one way s.to s.算法模型，接触点采用全局搜索。接触静、动摩擦系数均为0.11，材料弹性模量为2.07×105MPa，泊松比为0.28，板料厚度为0.8mm，上压料面虚拟运行速度为2000mm/s，行程30.26mm，终止时间为0.016504s，凸模虚拟运行速度为5000mm/s，行程156.74mm，上压料面压边力为200000N，起始时间为0.016504s。

图1 有限元单元网格模型

2 数值模拟分析 2.1 厚向异性系数对成形性能的影响 拉延成形时对成形性能的考察可以通过对拉延方向最大应力和最小厚度来进行。一般来说，当最大应力过大，超过材料的强度极限时，就会发生拉裂现象;当最小厚度太小，即减薄量太高时，越容易拉裂。在此，分别选取厚向异性系数r=1.65、1.85、2.05，通过对Z方向最大应力和最小厚度的模拟，研究厚向异性系数对拉延成形性能的影响。模拟结果见图2、图3。