随着汽车轻量化技术的发展,铝合金板材在汽车覆盖件及结构件中的应用不断扩大,而铝合金板材常温下拉深成形性能低,且拉深过程中易产生起皱、破裂等缺陷,通过热拉深提升板料拉深极限的成形工艺,既增加了工业生产成本,又降低了拉深成形效率。通过调控板料拉深成形速度以提升板料在常温下拉深成形极限的工艺方法具有调控方式简单、工艺适用性强等优势,可有效地提升铝板材在常温单工序下的拉深成形极限及减少拉深成形缺陷,既提升了拉深件的成形效率又降低了企业生产成本,对推广铝合金板材在汽车中的实际生产应用具有重要价值。本文从影响6061铝合金板料冲压性能的基础工艺参数出发,研究压边力、凹模圆角半径、润滑系数及拉深速度对板料恒速下的拉深成形性能影响,在基础冲压工艺参数对板料拉深性能影响研究的基础上,结合伺服压力机成形速度可控的特性,研究压力机的变速模式对板料拉深成形极限及成形质量的影响,得到铝合金板料在不同伺服拉深工艺曲线下的成形性能变化规律。主要研究内容及结果如下:1)对板材常温下的液压恒速拉深研究发现,在0~200mm/min的速度范围内,主导板材塑性性能的机制不同,具体体现在:低速下0~60mm/min摩擦与加工硬化为主因素;当速度范围在60~200mm/min时温度效应为主因素。结合Dynaform模拟板料在200~1000mm/min的拉深过程,模拟结果表明当拉深速度大于300mm/min时,拉深杯形件圆角处的等效应变速率急剧增大,应变速率增大使得圆角处产生较大的拉应力,板料的拉深成形极限降低。2)根据塑性成形理论,未成形板料圆角部分在拉深成形过程中,外边界属于自由边界处于无约束状态,若适当添加外力约束可显著提升材料拉深成形极限。基于此,通过橡胶包覆未成形板料在凹模侧的拉深过程中的圆角部分,在板料与模具接触的其余部分采用聚四氟乙烯薄膜润滑的复合成形工艺,可将板料在油润滑状态下的极限拉深成形直径由97.5mm提升至115mm,板料极限拉深比提升约17%。3)伺服间歇拉深模式对杯形件的圆角减薄率有重要影响,通过单因素(间歇位置、间歇时间、间歇次数)伺服成形拉深实验研究,结果表明,间歇位置对板料拉深及成形过程中杯形件圆角的减薄率影响较大,拉深过程中在曲柄角度为130~?(板料凸缘半径为0.9R)的间歇位置处圆角处产生最大的减薄幅度,在此位置之后进行间歇停留,杯形件的凸缘半径进入(0.7R~0.9R)的最大拉应力区间,此时圆角部位已产生较大的减薄,间歇效果不佳,所以恰当的间歇位置应在0.9R位置之前,即拉深杯形件的凸缘半径为0.9R~0.95R区间内。间歇过程中恰当的间歇时间为2s,过长的间歇时间对板料拉深成形变化影响不大,而间歇次数对板料成形性能基本没有影响。4)基于单向变速拉伸实验,研究速度变化对材料的塑性产生影响,结果表明,相对于增速及恒速模式,前期高速后期低速的减速模式对材料的塑性流动有益。通过伺服压力机研究了不同的加载模式对铝合金板料常温下的拉深成形性能影响,结果表明,伺服变速拉深模式下减速模式对杯形件拉深过程中圆角处的减薄率抑制效果好于加速模式;震荡拉深模式下凸模与板料的分离后的再次接触瞬间会产生振动冲击作用,使杯形件圆角变形不均匀增加,从而降低板料的拉深成形极限。5)基于液压恒速模式、伺服变速及间歇模式下板料的拉深成形性能研究,通过复合变速模式及间歇模式对提升板料成形性能的优势,设计出的新型的伺服变速间歇拉深工艺,该工艺模式与曲柄模式、间歇模式及变速模式相比,板料的拉深成形极限提升2%,杯形件圆角处的减薄率降低10.6%,杯形件圆角与杯口处的厚度极差由恒曲柄角速度模式的0.57mm降低至伺服变速间歇模式下的0.35mm,杯形件的厚度均匀性得到改善,板料的拉深成形性能及成形质量得到一定的提升。由EBSD及XRD分析可知,伺服变速间歇模式下杯形件圆角部分材料的小角度晶界数量、大晶粒数量及残余应力的大小皆要小于变速模式,由此可知在变速模式下通过引入间歇效应得到的变速间歇拉深工艺可使板料的拉深过程中的组织缺陷降低及残余应力降低,板料在拉深变形过程中的塑性得到提升,使得板料的拉深成形极限得到提升。