【摘 要】
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近年,随着机电系统、医疗器械以及电子通讯等设备微型化的快速发展,对微型零件的需求量也急速增加,促进了以微拉深、微冲裁、微弯曲等为代表的微塑性成形技术的快速发展。因微塑性成形技术具有高效率、高质量和低成本等优点成为微型零件批量化生产的首选,有较好的发展前景。微拉深作为一种常用的微塑性成形技术已广泛应用于微成形领域。金属微塑形变形在尺寸上处于亚毫米量级。由于尺寸效应影响,宏观拉深成形理论并不能直接应用
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近年,随着机电系统、医疗器械以及电子通讯等设备微型化的快速发展,对微型零件的需求量也急速增加,促进了以微拉深、微冲裁、微弯曲等为代表的微塑性成形技术的快速发展。因微塑性成形技术具有高效率、高质量和低成本等优点成为微型零件批量化生产的首选,有较好的发展前景。微拉深作为一种常用的微塑性成形技术已广泛应用于微成形领域。金属微塑形变形在尺寸上处于亚毫米量级。由于尺寸效应影响,宏观拉深成形理论并不能直接应用于微拉深领域,其成形理论、微尺度效应的研究不成熟,一定程度上制约了微拉深成形技术的发展。采用传统微拉深工艺制造出的微型件普遍存在表面质量差、边缘褶皱严重、成品率低、回弹量大等问题。为了改善这些问题,室温条件下,在凹模成型腔内,采用压力介质对金属箔材施加与拉深方向相反的成形压力,能够有效提高微拉深杯件的表面质量,并且边缘褶皱、成品率在一定程度上的到很大的改善。另外,在加热条件下,对金属箔材进行拉深成形,可以提高金属箔材的成形能力,降低成形力,获得拉深高度较大的金属微杯件,但是微杯件表面质量不佳。因此,采用具有压力介质的高温微拉深可以在提高金属箔材成形能力,同时,有效改变微杯件的表面质量。然而,传统采用的液体介质由于其燃点或者汽化温度的限制,并不适用于高温成形。因此,本研究提出了一种采用气体为压力介质的高温气压金属箔材微拉深成形工艺。在高温高压条件下,研究变形参数,如反压力、冲头速度,对微拉深成形后金属微杯件表面质量、壁厚分布、以及微观组织的影响。本课题的主要研究工作如下:(1)为了实现高温气压金属箔材微拉深实验,制定了对现有微拉深实验设备进行改造升级的预案。(2)为了研究不同工艺参数对箔材微拉深变形行为及微观组织的影响,进行反压力、冲头速度的气压微拉深实验。为了研究不同成形温度对金属箔材变形行为的影响,本课题采用有限元模拟的方法对不同温度条件下的变形过程进行了模拟研究。(3)为了获得不同的成形条件对微杯件变形行为的影响,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对不同凸凹模圆角半径、成形温度、摩擦系数以及成形反压的微拉深变形过程进行仿真模拟。(4)结合实验和有限元模拟结果,分析不同的成形反压和冲头速度对微杯件褶皱分布、杯壁厚度均匀性以及微观组织的影响。另外,还分析不同成形条件对杯件的应力应变分布、减薄率以及拉深力的影响。
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