【摘 要】
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随着人类社会的发展进入快车道,世界也面临着日益严峻的能源、环保压力,各国制造业的轻量化设计势在必行。基于节能与环保的强烈需求,能充分满足产品轻量化和强韧化需求的薄壁件被广泛用于制造各种关键零部件,其镦挤成形工艺也越来越受到关注。然而,薄壁件侧壁受到轴向载荷作用时容易发生失稳起皱现象,这也是薄壁件成形过程最难以解决的问题。本文针对管形件及圆筒件侧壁轴向受压时容易发生向外鼓凸并导致失稳折叠等现象,提出
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随着人类社会的发展进入快车道,世界也面临着日益严峻的能源、环保压力,各国制造业的轻量化设计势在必行。基于节能与环保的强烈需求,能充分满足产品轻量化和强韧化需求的薄壁件被广泛用于制造各种关键零部件,其镦挤成形工艺也越来越受到关注。然而,薄壁件侧壁受到轴向载荷作用时容易发生失稳起皱现象,这也是薄壁件成形过程最难以解决的问题。本文针对管形件及圆筒件侧壁轴向受压时容易发生向外鼓凸并导致失稳折叠等现象,提出了管材侧壁内、外增厚成形工艺,其方法是分别对管材的内（外）表面进行模具限制,使管材侧壁向外（内）增厚成形,采用DEFORM有限元数值模拟软件对A6063-O铝合金管材侧壁增厚过程进行模拟,设计增厚成形模具,并对模拟结果进行实验验证。以此为基础,提出了圆筒件侧壁内、外渐进式增厚成形工艺,并对侧壁增厚成形过程进行模拟,得到了初步的研究结果。（1）借助DEFORM-3D有限元数值模拟软件对管材侧壁内、外增厚成形过程进行模拟,由结果可知:管材侧壁的增厚稳定性与增厚方向有关,侧壁向外增厚时,容易发生失稳折叠缺陷,成形稳定性差;侧壁向内增厚时,成形过程无失稳折叠缺陷,成形稳定性高。（2）通过对侧壁增厚过程进行追踪,可知侧壁内增厚成形稳定性主要受管材尺寸、侧壁增厚方向以及轴向应力分布情况的影响。此外,依据体积不变定律可以获得侧壁的理论极限厚度,并可依此得到了侧壁内增厚成形工艺的失稳判别式。（3）通过设计成形模具,对管材侧壁的内、外增厚成形过程进行实验验证,由实验结果可知,侧壁在成形过程、厚度、成形载荷等方面与数值模拟结果都保持较高的一致性。（4）基于管形件侧壁的内、外增厚成形工艺,提出了筒形件侧壁内、外渐进式增厚成形工艺,采用DEFORM-2D对增厚过程进行模拟。可以发现,侧壁向外渐进增厚成形时,圆角区域发生折叠现象,侧壁区域的材料流动性差,填充率低,侧壁增厚高度低;侧壁向内渐进增厚成形时,材料流动性好,填充率高,侧壁增厚高度较高;随着凸模作用力的增大,侧壁的增厚效果越好,其局部增厚的成形方式有效消除了长细比对侧壁增厚过程的影响,并且可以一步成形小圆角,不等厚的圆筒形工件。
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