金属板材由于轧制而存在的各向异性,是圆筒形件拉深产生凸耳的主要原因。凸耳是一种明显的产品缺陷,需通过切边工艺去除。传统的圆筒形件拉深工艺以各向同性为基本假设,忽略了凸耳缺陷的存在。本文针对SPCC板材,采用理论解析、仿真分析和实验研究相结合的方法,开展考虑各向异性的圆筒形件拉深成形研究,推导圆筒形件高度计算公式,分析并阐明板材工艺及各向异性参数对凸耳形成和壁厚变化的影响规律。主要研究内容及结论如下:(1)考虑各向异性的圆筒形件拉深理论解析。通过对圆筒形件拉深中的法兰区的应力、应变进行理论分析,在考虑各向异性的基础上,建立了圆筒形件高度的计算公式。通过对不同塑性应变比下的圆筒形件高度进行计算,得到了圆筒形件的凸耳率,发现塑性应变比对凸耳率有重要影响。(2)考虑各向异性的圆筒形件拉深仿真分析。为获得沿0°、45°和90°方向的塑性应变比,以及其他主要机械性能参数,针对厚度为0.77mm的SPCC板材进行单向拉伸试验。建立了考虑各向异性的外径为Φ50mm圆筒形件拉深仿真模型,获得了拉深过程中圆筒件的等效应力、等效应变、成形极限及壁厚减薄的分布及变化规律。仿真结果显示,圆筒形件出现了显著的凸耳现象,圆筒形件的高度和凸耳部分的壁厚与塑性应变比密切相关。(3)考虑各向异性的圆筒形件拉深实验研究。以电磁压边拉深实验装置为主体构建实验平台,针对外径为Φ50mm圆筒形件开展实验研究,获得了板材直径和压边力对圆筒形件凸耳分布和壁厚减薄的影响规律,发现板材直径越增大,凸耳现象越明显,凸耳厚度越厚,压边力对凸耳的影响程度较轻。通过对比实验样品与理论计算公式得到的凸耳高度,发现二者吻合良好,从而验证了理论计算公式的准确性。通过对比实验样品与仿真结果,圆筒形件的外形轮廓和筒壁厚度曲线的吻合度都较好,验证了仿真分析模型与结果的准确性,该仿真模型为后续研究奠定了基础。(4)工艺及各向异性参数对圆筒形件拉深的影响规律。基于上述圆筒形件拉深仿真分析模型和方法,通过正交试验,得到影响圆筒形件拉深凸耳行为的主要工艺因素依次为拉深比、板材厚度、静摩擦系数和压边力。通过仿真分析了工艺和各向异性参数对凸耳行为和壁厚减薄率的影响,发现拉深比增大,凸耳率上升,凸耳部分的壁厚减薄率下降;板材厚度增大,凸耳率上升,凸耳部分的壁厚减薄率下降,凸模圆角部分的壁厚减薄率上升;压边力增大,凸耳率下降,在压边力较小的情况下凸耳厚度较小,凸模圆角部分的壁厚减薄率上升;平面各向异性系数增大,凸耳率上升,凸耳部分的壁厚减薄率上升;应变硬化指数增大,凸耳率下降,凸模圆角部分的壁厚减薄率上升。上述研究结果有助于深入了解板材各向异性对圆筒形件拉深的影响,可为优化筒形件拉深工艺方案、设置合理的工艺参数、提高产品质量提供依据。