缩口是压缩类冲压成形的基本工序之一,具有许多优点,应用十分广泛,在国防、机械、汽车、航空航天、日用品等都有相当多的应用。然而,长期以来,人们对这种成形工艺的研究还有较多不够深入之处,现今已有的众多的有关冲压理论、工艺及模具的教科书、设计手册和期刊论文等文献资料中,对缩口工艺虽有论及,但大都只是粗略的介绍,对缩口的理论分析相对于其它基本工序(如冲裁、拉深、翻边、弯曲等)而言内容太少,甚至还有空白之处。故有必要对缩口工艺进行更多、更全面和更深入的研究。 基于此,本文的研究内容正是在缩口研究现状的基础上,针对在缩口工艺中研究不够深入之处而提出的。论文的主要工作和取得的成果有如下几个方面: 1.理论研究 依据对缩口变形区材料的应力应变特点的分析,考虑变形过程中材料厚度的变化及加工硬化两个具有本质特征的影响因素,利用金属塑性成形问题求解的理论方法中的主应力法,按照是否考虑凹模入口处的附加弯曲应力,分别建立了描述缩口成形力的新的数学模型。 2.工艺试验 设计和制造出了一组模具,并进行了缩口工艺试验,(包括实测了缩口力)。对所建立的新的数学模型进行了验证;以实测缩口力为衡量标准,对现有的具有代表性的缩口力计算公式进行了比较研究;并从加工硬化的角度对其适用范围进行了分类;研究了附加弯曲和凹模半锥角对缩口力的影响,并从试验中得到了最佳凹模半锥角的范围。 3.数值模拟 采用有限元模拟分析软件ABAQUS对锥形凹模缩口成形过程进行了模拟分析:得到了缩口变形过程材料的等效应力、应变分布及材料的厚度变化情况,这些都为缩口工艺的理论研究提供借鉴和参考。 本文的研究,丰富了板料冲压成形工艺中缩口工艺的理论内容,可以为冲压工艺及模具设计的实际提供更科学的指导。