锥形件单点增量成形过程应变状态研究.pdf

２０１６年 １２月 机 械 科 学 与 技 术 Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１６ 第３５卷 第 １２期 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．１２ ＤＯＩ：１０．１３４３３／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３⁃８７２８．２０１６．１２１１ 锥形件单点增量成形过程应变状态研究 姚梓萌，李言，杨明顺，柏朗 （西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，西安　 ７１００４８） 摘要：通过理论计算、有限元仿真和实验分别研究圆锥形件和方锥形件不同区域的应变状态，并对 工具头直径对应变分布的影响以及方锥形件不同拐角半径的应变分布进行研究，结果表明圆锥形 件存在平面应变、拉⁃拉和拉⁃压这３个区域；方锥形件在４ 个拐角处处于拉⁃拉区域，发生双向拉伸 变形；工具头直径越大，板料发生双向拉伸的程度越明显；方锥形件拐角越大，拐角处越接近平面应 变状态。 关键词：单点增量成形；应变状态；有限元 中图分类号：ＴＧ３８６　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃８７２８（２０１６）１２⁃１８７１⁃０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ｃｏｎｅ Ｐａｒｔｓ Ｖｉａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｙａｏ Ｚｉｍｅｎｇ，Ｌｉ Ｙａｎ，Ｙａｎｇ Ｍｉｎｇｓｈｕｎ，Ｂａｉ Ｌａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ ｏｆ ｃｏｎｅ ａｎｄ ｐｙｒａｍｉｄ ｐａｒｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ，ａｎｄ ｉｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｏｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒａｍｉｄ ｐａｒｔｓ，ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｅ ｐａｒｔｓｈａｖｅ ｐｌａｎｅ ｓｔｒａｉｎ，ｔｅｎｓｉｏｎ⁃ｔｅｎｓｉｏｎ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｏｎ⁃ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｚｏｎｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ； ｆｏｕｒ ｃｏｒｎｅｒｓ ｏｆ ｐｙｒａｍｉｄ ｐａｒｔｓ ａｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｅｎｓｉｏｎ⁃ｔｅｎｓｉｏｎ ｚｏｎｅ ｗｈｉｃｈ ｏｃｃｕｒ ｄｏｕｂｌｅ⁃ｔｅｎｓｉｏｎ；ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ｈａｓ ａ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ⁃ｔｅｎｓｉｏｎｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｄｉａｍｅｔｅｒ；ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｒ ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄｉｕｓｏｆ ｔｈｅ ｐｙｒａｍｉｄ ｐａｒｔｓｌｅａｄ ｔｏ ｍｏｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｐｌａｎｅ ｓｔｒａｉｎ ｓｔａｔｅ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｆｏｒｍｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ 　 　 单点增量成形是一种金属板材柔性加工工艺， 径，Ｚ是层间距，ｔ 是板材的初始厚度，ｔ是板材变形 ０ 其原理是根据板材零件的成形要求，将目标形状沿