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河北铸件毛坯生产厂家

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最后更新: 2017-10-27
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铸件毛坯冲压拉深成形的国内外现状与发展
拉深成形技术作为板料成形技术的一个主要方面,是利用具有一定过渡圆角的模具结构,将板料或开口空心毛坯加工成为具有一定形状的腔体类零件的一种成形技术。在汽车行业中,获得拉深的产品零件很多,铸件毛坯这使得这一技术成为汽车行业的关键技术之一,从而体现了拉深成形的重要性。随着今后工业化水平的飞速发展,冲压拉深技术必将得到更大的发展和进步。
冲压拉深成形是板料成形最重要的成形手段之一,冲压拉深成形技术与工艺方法的不断提高和完善,是板料成形技术不断发展的重心。
发达国家20世纪冲压技术的日益成熟也促进了板料拉深的进一步发展,在这一方面,国外的研究走在了我们国家的前面。对于形状比较复杂的大型覆盖件冲压技术,在对液压拉深法(或称机械液压拉深法)的研究上,1951年美国开发Hydroform Press就进入了实用阶段。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等人就把数值模拟方法成功的应用于车身板料冲压成形过程的分析中,形成了车身板料冲压成形仿真分析的应用研究领域。时至今日,这一技术在生产中已经比较成熟,但是,就板料成形数值仿真的研究领域来说,这里涉及的方面很多,每一个研究领域的发展,都对板料拉深成形的发展起到促进作用。近年来,意大利Palerm。大学R.Dilorenzo教授等人利用模糊控制技术和板料成形数值模拟技术相结合,构成一闭环控制系统,在板料成形的设计阶段,确定最佳的压边力变化曲线。在确定的每一个控制循环中,有限元模拟提供当前变量值给模糊控制器,由模糊控制器来确定最佳的压边力,从而确定成形过程的最佳压边力曲线。这在板料拉深成形的压边力控制问题上开创了新的思路。
随着改革开放后现代化工业的发展,以及国家在薄板生产和加工领域的投入和支持,我们在板料成形技术这一领域的发展取得了辉煌的成就。毛坯铸造在板料拉深的数值仿真领域,我们紧跟世界潮流,不仅自主开发了很多全自动数控生产线,而且初步实现了板料成形的计算机前期失效分析与成形过程的数值仿真工作,并且己经部分应用于生产中。像国内的上海交通大学,华中科技大学,清华大学和哈尔滨工业大学等一批高等院校己经进入了比较成熟的阶段。如上海交通大学利用“板料拉深成形摩擦系数测试系统”,研究不同种类的润滑剂在不同压边力值设定的条件下,拉深过程中的摩擦系数与压边力、拉深力与压边力之间的关系,这一系统对国内板料拉深成形的发展起到积极的作用。
另外,适用于大变形问题的非线性有限元法提出后,在板料成形模拟中得到了广泛的应用,解决了大批以前用经典方法无法解决的问题。在早期板料成形模拟尚处于探索阶段时,研究工作就已逐渐展开,例如Wang和Budiansky采用流动坐标中的有限变形理论推导出针对一般材料成形问题的薄膜壳有限元模型,模拟了许多材料的半球头胀形成形过程,其计算结果与实验吻合得较好,标志着这一领域应用研究的开始。为了研究厚度、边界条件和材料模型对应变分布的影响,Nakamachi等还应用Kirchhoff薄壳模型分析了各种不同厚度圆形板的自由胀形和凸模拉胀。而Iskai等不仅分析了非轴对称问题,而且还用有限元方法来确定非对称拉深件的合理毛坯形状和尺寸,赋予了有限元法应用于板料成形分析的全新内容。
经过一定时期的发展,板料成形模拟在世界各地蓬勃发展,研究进入了快速发展阶段。三年一届的工业成形中的数值方法(NUMIFORM)和板料成形数值模拟(NUMISHEET)国际会议集中反映了这方面的研究工作的进展情况。这些国际会议交流展示了板料成形分析发展的各个方面,内容涉及新材料模型研究、成形模拟、缺陷及失稳分析、本构方程建立、程序前后置处理、FEM程序开发及与CAD系统连接等。在本构关系方面,Chou等提出了增量形式的应力合成本构理论。该理论由于考虑了大塑性变形而导致厚向简化,因此可以很好地模拟板料成形,其所需计算时间大大少于厚向积分法。在壳体理论方面,LEE提出了适合板料成形分析的比较完善的薄壳大变形理论及其增量形式的变分原理。该理论包含了有限延伸、转动、弯曲和厚度变化,引用了HILL提出的板壳法向各向异性流动的拉哥朗日公式,失效判据也可以方便地应用到这个理论中来。在计算方法上,动力显式算法逐渐成为主流。该算法无收敛问题,单次求解迅速,并无须建立总体刚度矩阵,从而大大节省存储空间,可在较小的存储空间中计算大规模的动态非线性问题,被一致认为是求解接触碰撞这一类强非线性问题的有效方法。
从20世纪70年代后期开始,经过二十多年的发展,铸造毛坯板料成形数值模拟技术逐渐走向成熟,己形成商品化的板料成形分析CAE软件,得到许多工业部门的重视和应用,美国通用、福特,德国的大众、奔驰,日本的丰田、日产等大型汽车制造公司,都已开始应用板料成形分析CAE软件指导板料成形件的开发和生产,产生了很好的经济效益。
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