[發(fā)明專利]一種金屬板材成形極限曲線的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210164718.5
• 申請(qǐng)日: 2012-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN103424318B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇鈺;程光;牛景弘;王一偉;王娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/28
• 分類號(hào): G01N3/28
• 代理公司: 上海兆豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙)31241
• 代理人: 倪繼祖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表征金屬板材塑性成形性能指標(biāo)——成形極限曲線的確定方法。

背景技術(shù)

金屬板材的基本力學(xué)性能指標(biāo)只能對(duì)板材成形性能做出定性、綜合性的一半評(píng)價(jià)。對(duì)于復(fù)雜形狀零件的成形，用基本力學(xué)性能指標(biāo)無法全面描述和衡量坯料各局部的實(shí)際變形情況。成形極限曲線(Forming Limit Curves--縮寫為FLC)是著眼于復(fù)雜零件的每一變形局部，它是板料在不同應(yīng)變路徑下的局部失穩(wěn)極限應(yīng)變主應(yīng)變?chǔ)?sub>1和次應(yīng)變?chǔ)?sub>2構(gòu)成的條帶形曲線。FLD(Forming Limit Diagram-縮寫為FLD，與FLC的物理含義相同)全面、直觀的反映了不同應(yīng)變狀態(tài)下板料的成形性能，是對(duì)板料成形性能的一種定量描述，它是定性和定量研究板料局部成形性能的有效手段。

現(xiàn)在獲得金屬板材成形曲線(FLC)的試驗(yàn)方法是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 15825.8-1995《金屬薄板成形性能與試驗(yàn)方法-成形極限圖(FLD)試驗(yàn)》來進(jìn)行測(cè)試。其方法大致步驟為：

1、利用電化學(xué)法在金屬板材上印制網(wǎng)格，并切割不同尺寸的板材試樣在相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行沖壓成形；

2、沖壓成形后選擇縮頸區(qū)附近的臨界網(wǎng)格園在工具顯微鏡上測(cè)出變形網(wǎng)格圓的長(zhǎng)軸和短軸尺寸，從而得到主應(yīng)變?chǔ)?sub>1、次應(yīng)變?chǔ)?sub>2的值，然后將(ε₁，ε₂)坐標(biāo)點(diǎn)繪制到以ε₁為橫坐標(biāo)、ε₂為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中，即可得到金屬板材的成形極限圖。

這種方法測(cè)試FLD時(shí)常面臨的困難主要有：

1、由于印制在金屬板材上的網(wǎng)格不能產(chǎn)生預(yù)應(yīng)變，必須通過電化學(xué)腐蝕在金屬板材上印制網(wǎng)格，而相應(yīng)網(wǎng)格印制設(shè)備價(jià)格相對(duì)較貴；

2、測(cè)試獲得FLC的過程中所需金屬板料試樣的尺寸規(guī)格高達(dá)九種，每種至少準(zhǔn)備3-5片，所需材料多(3-5組)；

3、在金屬板材沖壓變形后，由于成形過程中金屬板材與凸凹模發(fā)生接觸、擠壓，變形量較大部位的電化學(xué)腐蝕網(wǎng)格常常被磨損，導(dǎo)致磨損后的網(wǎng)格難以看清，測(cè)量、計(jì)算ε₁、ε₂產(chǎn)生一定的困難，相對(duì)增加了繪制FLC曲線的誤差和難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種金屬板材成形極限曲線的確定方法，該方法更為簡(jiǎn)單可行。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種金屬板材成形極限曲線的確定方法，包括以下步驟：

S1：在壓力機(jī)上對(duì)被測(cè)金屬板材的板坯進(jìn)行不同拉深高度的試驗(yàn)，測(cè)得板坯拉深成功時(shí)的極限拉深高度h1和拉深剛出現(xiàn)破裂的破裂拉深高度h2；

S2：通過拉伸試驗(yàn)獲得被測(cè)金屬板材的應(yīng)力應(yīng)變曲線；

S3：在沖壓成形CAE模擬分析軟件DYNAFORM軟件的材料庫(kù)中新建被測(cè)金屬板材的材料庫(kù)，將步驟S2得到的被測(cè)金屬板材的應(yīng)力應(yīng)變曲線導(dǎo)入該材料數(shù)據(jù)庫(kù)，先在DYNAFORM軟件的新建材料庫(kù)中設(shè)定一個(gè)初始的FLD0值，以用于DYNAFORM軟件模擬實(shí)際的壓力機(jī)沖壓成形；

S4：將壓力機(jī)沖壓試驗(yàn)中凸模、凹模、板坯、壓邊圈數(shù)字模型導(dǎo)入DYNAFORM軟件中，根據(jù)壓力機(jī)沖壓試驗(yàn)中的相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置DYNAFORM模擬軟件中的相應(yīng)工藝參數(shù)，設(shè)定極限拉深高度h1和破裂拉深高度h2，分別進(jìn)行沖壓成形的模擬；

S5：若模擬結(jié)果與實(shí)際沖壓情況相符合，則將步驟S3中設(shè)定的初始FLD0值確定為成形極限圖中的FLD0值，通過Keeler公式，計(jì)算并得到被測(cè)金屬板材的成形極限曲線；

若模擬結(jié)果與實(shí)際沖壓情況不符合，則對(duì)比模擬結(jié)果和實(shí)際沖壓結(jié)果，相應(yīng)的增大或減小FLD0值，直至DYNAFORM軟件中設(shè)定的FLD0值使模擬結(jié)果與實(shí)際沖壓結(jié)果相符合為止，至此FLD0確定，再通過Keeler公式，計(jì)算并得到被測(cè)金屬板材的成形極限曲線。

與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明金屬板材成形極限曲線的確定方法更為簡(jiǎn)單可行，而且成本較低，誤差較小。

附圖說明

圖1是板坯直徑87mm拉伸高度21mm時(shí)的壓力機(jī)沖壓拉深的圓筒件(拉深未破裂)；

圖2是板坯直徑88mm、拉伸高度20mm時(shí)的壓力機(jī)沖壓拉深的圓筒件(拉深產(chǎn)生破裂)；

圖3是導(dǎo)入DYNAFORM軟件中試驗(yàn)用雙相鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線；

圖4是試驗(yàn)用雙相鋼采用初始FLD0值的成形極限曲線；

圖5是FLD0為0.24的沖壓成形模擬圖像；