拉深成形技術(shù)作為板料成形技術(shù)的一個(gè)主要方面，是利用具有一定過渡圓角的模具結(jié)構(gòu)，將板料或開口空心毛坯加工成為具有一定形狀的腔體類零件的一種成形技術(shù)。在汽車行業(yè)中，獲得拉深的產(chǎn)品零件很多，鑄件毛坯這使得這一技術(shù)成為汽車行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，從而體現(xiàn)了拉深成形的重要性。隨著今后工業(yè)化水平的飛速發(fā)展，沖壓拉深技術(shù)必將得到更大的發(fā)展和進(jìn)步。
沖壓拉深成形是板料成形最重要的成形手段之一，沖壓拉深成形技術(shù)與工藝方法的不斷提高和完善，是板料成形技術(shù)不斷發(fā)展的重心。
發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)沖壓技術(shù)的日益成熟也促進(jìn)了板料拉深的進(jìn)一步發(fā)展，在這一方面，國外的研究走在了我們國家的前面。對(duì)于形狀比較復(fù)雜的大型覆蓋件沖壓技術(shù)，在對(duì)液壓拉深法(或稱機(jī)械液壓拉深法)的研究上，1951年美國開發(fā)Hydroform Press就進(jìn)入了實(shí)用階段。早在八十年代初，由GM公司的N.M.Wang, Budiansky教授和Ford公司的S.C.Tang等人就把數(shù)值模擬方法成功的應(yīng)用于車身板料沖壓成形過程的分析中，形成了車身板料沖壓成形仿真分析的應(yīng)用研究領(lǐng)域。時(shí)至今日，這一技術(shù)在生產(chǎn)中已經(jīng)比較成熟，但是，就板料成形數(shù)值仿真的研究領(lǐng)域來說，這里涉及的方面很多，每一個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)展，都對(duì)板料拉深成形的發(fā)展起到促進(jìn)作用。近年來，意大利Palerm。大學(xué)R.Dilorenzo教授等人利用模糊控制技術(shù)和板料成形數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，在板料成形的設(shè)計(jì)階段，確定最佳的壓邊力變化曲線。在確定的每一個(gè)控制循環(huán)中，有限元模擬提供當(dāng)前變量值給模糊控制器，由模糊控制器來確定最佳的壓邊力，從而確定成形過程的最佳壓邊力曲線。這在板料拉深成形的壓邊力控制問題上開創(chuàng)了新的思路。
隨著改革開放后現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，以及國家在薄板生產(chǎn)和加工領(lǐng)域的投入和支持，我們?cè)诎辶铣尚渭夹g(shù)這一領(lǐng)域的發(fā)展取得了輝煌的成就。毛坯鑄造在板料拉深的數(shù)值仿真領(lǐng)域，我們緊跟世界潮流，不僅自主開發(fā)了很多全自動(dòng)數(shù)控生產(chǎn)線，而且初步實(shí)現(xiàn)了板料成形的計(jì)算機(jī)前期失效分析與成形過程的數(shù)值仿真工作，并且己經(jīng)部分應(yīng)用于生產(chǎn)中。像國內(nèi)的上海交通大學(xué)，華中科技大學(xué)，清華大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一批高等院校己經(jīng)進(jìn)入了比較成熟的階段。如上海交通大學(xué)利用“板料拉深成形摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)”，研究不同種類的潤(rùn)滑劑在不同壓邊力值設(shè)定的條件下，拉深過程中的摩擦系數(shù)與壓邊力、拉深力與壓邊力之間的關(guān)系，這一系統(tǒng)對(duì)國內(nèi)板料拉深成形的發(fā)展起到積極的作用。
另外，適用于大變形問題的非線性有限元法提出后，在板料成形模擬中得到了廣泛的應(yīng)用，解決了大批以前用經(jīng)典方法無法解決的問題。在早期板料成形模擬尚處于探索階段時(shí)，研究工作就已逐漸展開，例如Wang和Budiansky采用流動(dòng)坐標(biāo)中的有限變形理論推導(dǎo)出針對(duì)一般材料成形問題的薄膜殼有限元模型，模擬了許多材料的半球頭脹形成形過程，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合得較好，標(biāo)志著這一領(lǐng)域應(yīng)用研究的開始。為了研究厚度、邊界條件和材料模型對(duì)應(yīng)變分布的影響，Nakamachi等還應(yīng)用Kirchhoff薄殼模型分析了各種不同厚度圓形板的自由脹形和凸模拉脹。而Iskai等不僅分析了非軸對(duì)稱問題，而且還用有限元方法來確定非對(duì)稱拉深件的合理毛坯形狀和尺寸，賦予了有限元法應(yīng)用于板料成形分析的全新內(nèi)容。
經(jīng)過一定時(shí)期的發(fā)展，板料成形模擬在世界各地蓬勃發(fā)展，研究進(jìn)入了快速發(fā)展階段。三年一屆的工業(yè)成形中的數(shù)值方法(NUMIFORM)和板料成形數(shù)值模擬(NUMISHEET)國際會(huì)議集中反映了這方面的研究工作的進(jìn)展情況。這些國際會(huì)議交流展示了板料成形分析發(fā)展的各個(gè)方面，內(nèi)容涉及新材料模型研究、成形模擬、缺陷及失穩(wěn)分析、本構(gòu)方程建立、程序前后置處理、FEM程序開發(fā)及與CAD系統(tǒng)連接等。在本構(gòu)關(guān)系方面，Chou等提出了增量形式的應(yīng)力合成本構(gòu)理論。該理論由于考慮了大塑性變形而導(dǎo)致厚向簡(jiǎn)化，因此可以很好地模擬板料成形，其所需計(jì)算時(shí)間大大少于厚向積分法。在殼體理論方面，LEE提出了適合板料成形分析的比較完善的薄殼大變形理論及其增量形式的變分原理。該理論包含了有限延伸、轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲和厚度變化，引用了HILL提出的板殼法向各向異性流動(dòng)的拉哥朗日公式，失效判據(jù)也可以方便地應(yīng)用到這個(gè)理論中來。在計(jì)算方法上，動(dòng)力顯式算法逐漸成為主流。該算法無收斂問題，單次求解迅速，并無須建立總體剛度矩陣，從而大大節(jié)省存儲(chǔ)空間，可在較小的存儲(chǔ)空間中計(jì)算大規(guī)模的動(dòng)態(tài)非線性問題，被一致認(rèn)為是求解接觸碰撞這一類強(qiáng)非線性問題的有效方法。
從20世紀(jì)70年代后期開始，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，鑄造毛坯板料成形數(shù)值模擬技術(shù)逐漸走向成熟，己形成商品化的板料成形分析CAE軟件，得到許多工業(yè)部門的重視和應(yīng)用，美國通用、福特，德國的大眾、奔馳，日本的豐田、日產(chǎn)等大型汽車制造公司，都已開始應(yīng)用板料成形分析CAE軟件指導(dǎo)板料成形件的開發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
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