文献综述
摘要：本文介绍关于多层板盒件拉深成形的有限元分析国内外研究现状，通过阅读相关文献，分析了多层板盒件拉深成形过程中出现的问题，提出拟用有限元模拟的方法分析多层盒件拉深过程中出现的问题。
关键词：多层板盒件 拉深 有限元模拟
1.国内外研究现状
板材冲压成形主要用于加工板料零件，是塑性加工的基本方法之一。拉深成形是冲压成形的基本方式之一，用拉深工艺可以制造成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒型和其他不规则形状的薄壁零件。与翻边、胀形、扩口、缩口等其他冲压成形工艺配合，还能制造形状极为复杂的零件。因此在汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、电子等工业部门的生产过程中，拉深工艺占有相当重要的地位。针对传统冲压加工的不足，一些新型的加工方法如精冲、液压成形、电磁成形、超塑成形、多点成形、渐进成形等应运而生，例如液压成形、电磁成形、多点成形、渐进成形[1]。
从上世纪50年代英国学者Alexander Parks发明并申请铜板拉深成形专利以来，国外科技学者便进行了大量深入研究分析。日本科学家Shoichiro Yoshihara a,lowast;等[2-3] 研究了压边力控制在镁合金薄板拉深成形过程中的影响。他们研究发现使用可变BHF（压边力）技术，镁合金薄板的LDR（极限拉压比）从2.09提高到2.14。他们提出BHF控制技术可以提高镁合金薄板的LDR值，并通过有限元模拟（FEA）进行了验证。De-Hai Zhang Dai-Ping Bai等人采用理论分析，数值模拟（dynaform）和实验方法相结合的方法，解决了双曲率薄壁铝合金零件成形过程中圆角不抽边，裂纹和起皱的问题[4]。
国内拉深成形技术起步比国外较晚，理论体系并不完善。目前，经过十几年的发展，也取得了很大的成就。刘建祥等[5]从变压边力控制技术的角度进行了拼焊板焊缝控制方面的理论分析,提出了阶梯式分段压边的拼焊板成形方案,减小了薄侧材料的应变集中。并以典型冲压件矩形盒为研究对象进行了模拟仿真,验证了理论分析的有效性,为提高拼焊板成形质量提供了新思路。胡辉[6]通过单向拉深实验、Swift 杯形实验研究了组元金属、组元金属厚度比对不锈钢/ 铝/不锈钢三层复合板力学性能及拉深成形性能的影响。研究发现复合板的力学性能及拉深性能并不是各组元金属相应性能的简单叠加，而是受三种组元金属的相互影响。胡志华[7]借助于商用软件LS-DYNA研究了可变压边力对铝合金板拉延性能的影响，包括随时间变化的压边力对圆筒形件成形质量及特征节点应变路径的影响和随位置变化的压边力对盒形件成形质量的影响。提出随时间变化的渐增式和变压边力以及随位置变化分块布置的压边力可以有效地控制起皱和拉裂的发生。
随着计算机技术的发展，有限元模拟在拉深成形中的应用也越来也广泛。CAE技术是国外模具厂家广泛采用的先进技术。我国的部分汽车覆盖件模具生产厂家也开始采用 CAE 技术，目前已能够初步进行板料的成形分析、计算机模拟。计算机可以有限元模拟模具与板材的挤压过程，并且反映板材在成形过程中的受力情况，对拉延件的起皱、破裂等问题进行预测，指导零件图和模具图的设计，有效缩短了模具调试和模具制造加工周期。
对于计算机仿真拉深成形的应用，国内科技学者也竞相开始研究。谢晖等[8] 研究了计算机仿真中板料冲压成形压边力的优化，通过运用板料拉伸、压缩失稳理论和有限元计算方法 ,提出了新的起皱临界应力计算方法 ,对板料冲压成形中各处的稳定性进行数值化描述 , 从而确定冲压工艺的合理性 ,并优化压边力 ,有效地防止拉裂和起皱的发生 ,解决了工程分析中的一个难题。时丰兵等[9]针对汽车排气歧管保护罩拉深成形，避免拉深时产生严重减薄及起皱现象，采用 Dynaform 软件对双层金属板同步拉深成形过程进行了有限元数值模拟，分析了压边力对拉深成形过程的影响，获得了不同压边力下保护罩内、外层板的壁厚减薄与增厚分布规律。提出采用压边力和合理布置拉深筋可以保证内、外板材塑性流动均匀，有效抑制拉裂、起皱等现象。根据数值模拟的结果，进行产品试制，得到了质量合格的拉深件。
近年来由于多层板材的大量使用，与单层板冲压成形过程有所不同，成为汽车和飞机行业领域关注的热点问题。本课题拟通过对多层板盒件冲压成形进行有限元分析仿真，探讨不同模具参数、板厚、压边力、润滑等进行实验寻找合适的参数组合，研究控制多层盒件冲压成形的工艺。
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