大拉深比薄壁筒形件充液成形過程數值模擬

張泉達，郎利輝，孔德帥，王耀，李奎

(北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191)

近年來，我國航空、航天、汽車、化工等行業迅速發展，因為工作環境的多樣化，對一些形狀復雜、功能多、壁厚較薄的零件提出了更高的成形要求。為了解決大拉深比薄壁零件利用傳統沖壓方法很難成形，需要進行多道次拉深和中間退火，使得制件表面質量差、廢品率高等問題[1—4]，近幾十年里，液壓機械拉深、周向液壓充液拉深、充液拉深、熱態介質充液拉深和液體凸模主動拉深等技術得到了迅速發展[5—13]。其中板材充液成形技術由于具有拉深比高、成形零件的表面質量好和形狀凍結性好、模具簡單等優點，受到了各個領域的重視[14]。充液成形工藝是一種利用液態的水、油、粘性介質作為傳力介質，代替剛性凸模或凹模，使坯料在傳力介質的壓力作用下按照預先設計的輪廓發生塑性變形，從而成形出所需零件的先進成形方法[15—16]。

在充液成形工藝的應用方面，哈爾濱理工大學的李官對徑向加壓液壓拉深過程進行了數值模擬，獲得了拉深比為3.1的筒形件，成形零件壁厚分布均勻[3];北京航空航天大學的郎利輝采用機械液壓拉深(hydromechanical deep drawing)方法，從數值模擬與試驗驗證的角度出發，得到了拉深比為3.11的筒形件。文中利用有限元方法對大拉深比的薄壁筒形件進行多道次數值模擬，并分析了關鍵工藝參數，例如初始反脹高度對零件的壁厚影響規律。

1 板材充液成形工藝

1.1 傳統沖壓過程與充液成形方法對比

傳統沖壓過程與板材充液成形過程如圖1所示。……