圖1 力學模型示意圖

2 相關的工藝參數(shù)

數(shù)值模擬中使用的主要工藝參數(shù)為：毛坯直徑為180mm，厚度為1mm，旋輪直徑為140mm，圓角半徑為6mm，芯模直徑為80mm，進給比為0.2mm/r。

坯料選用LF2M，材料性能參數(shù)為彈性模量為71000MPa，硬化指數(shù)為0.16，泊松比為0.3。

旋輪軌跡采用直線單向式道次貼模形式。為了避免旋輪和芯模之間干涉，入旋點選為R=46mm。

3 結果與討論

根據(jù)上述模型對多道次拉旋中的四個道次進行了數(shù)值模擬。圖2 為四個道次拉旋變形位置示意圖。圖3 為四個道次下多道次拉旋應力應變分布圖。

圖2 拉旋各道次位置示意圖

圖3 拉旋各道次位置示意圖

從應力分布圖上看，由于采用道次貼模加工，隨著道次的增加，貼模部分擴大，芯模附近的應力隨道次的增加而逐漸減小；但在材料硬化效應的作用下，隨著道次的增加最大應力增加，從而也使后續(xù)道次塑性變形的屈服應力增大，變形困難。其中由于入旋點選在R=46mm 處，因此，入旋點附近產(chǎn)生極值。另外，從應力整體分布來看，初期道次的應力變化與后期道次存在差異，這主要是由于平板毛坯多道次加工中，不同道次形狀變化的區(qū)別所致。坯料形狀首先由平板變?yōu)殄F形體，以后各道次殼體的中心角逐漸減小，形狀基本不變。

眾所周知，在拉深筒形件成形過程中，最大徑向拉應力發(fā)生在凸模（相當于芯模）園角處而產(chǎn)生最大值時刻一般在瞬時外緣半徑為0.9R0處，即拉深初始階段。但拉旋卻有所不同，從徑向應力分布圖3(a)中可以看出，最大徑向應力發(fā)生在旋輪作用變形區(qū)。拉裂通常在壁部發(fā)生。而另一區(qū)別在于，拉深錐形件時內(nèi)壁和外凸緣處均有可能發(fā)生失穩(wěn)起皺。但拉深旋壓卻僅在外緣處切向壓應力(見圖3(c))較大，而內(nèi)側通常不會有起皺現(xiàn)象發(fā)生。因此，拉旋比拉深成形有更大的優(yōu)越性。 #p#分頁標題#e#

從應變分布圖可見，隨著道次的增加，坯料外徑逐漸縮小貼近芯模，因此，徑向和周向應變(圖3(d)和(f))逐漸增大，與拉深成形基本一致。但由于旋輪采用單向式直線軌跡加工，因此厚向應變(圖3(e))變化劇烈，內(nèi)部厚度減小，外緣厚度增加。

4 結論

(1) 本文建立了合理力學模型，對多道次拉旋成形進行了數(shù)值模擬，得到了不同道次下的應力應變分布規(guī)律。從應力分布圖可以看出，應力隨道次增加而增大，前期道次的應力變化與后續(xù)道次略差異，從應變分布圖上看，應變隨道次增加而增大，各道次之間的變化基本一致。

(2) 將拉旋與拉深成形從應力應變分布角度進行了對比，得出拉旋具有比拉深更大的優(yōu)越性。

(3) 從應力應變分布角度揭示了多道次拉旋的變形特點，為進一步研究多道次拉旋的成形極限及成形質(zhì)量奠定了基礎。