文献综述
摘要：本文通过查阅文献介绍合金板材尤其是铝合金板材拉深工艺的国内外研究现状，分析了难成形的不规则某机器盖板拉深过程成形的特点并依据文献资料列出在机器盖板拉深过程中可能会出现的缺陷，最终针对这些缺陷提出相应的解决方案。
关键词：铝合金，不规则盖板，拉深成形
1.国内外研究现状
现如今，轻量化已经成为了汽车及航空工业的一种发展趋势，为了减轻重量，铝及其合金逐渐成为现代化车辆及飞行器制造的首选材料。这是因为铝及其合金加工材料具有强度大、密度小的特性，很好地满足了轻量化的需求[1] 。由铝合金制成的盖板件是各种机器的重要零部件之一，由于成形困难，通常采用拉深成形的工艺方法加工而成，冲压成形在金属加工成形工艺中起着重要的作用，拉深成形便是冲压成形的方法之一。然而，在拉深成形过程中，机器盖板的拉深工序件厚度容易出现严重不均匀，且传统钢板的拉深成形机制和规律不可以直接应用于铝合金板材，故需要对其拉深成形规律和机制进行研究[1]。铝合金与钢板具有不同材料特性和成形性，其塑性变形能力比钢板要差，导致其冷冲压成形性能难以完成复杂形状产品成形；铝合金板材成形对零件外形设计的影响体现在铝低应变速率敏感性上，不能在轮廓清晰局部面积上产生剧烈的变形。所以，铝合金冲压设计必须通过适当 的成形工艺调整。另外，铝合金板材在成形过程中极易发生变形，因此在模具结构设计过程中，必须考虑到冲压件定位的精确性和稳定性[2]。近年来，随着有限元方法模拟技术的发展，科研人员通过计算机软件便能模拟板材在拉深过程中的受力情况和完整的形变过程，这使得模具在设计过程中能够拥有更多的数据参考。
国外对于金属板材的有限元模拟起步早，研究方向亦呈现出多元化趋势。早在1999年，韩国的Y.T.Keum等人就对金属板材成型过程中的拉延筋模型进行了有限元模拟，此项研究通过建立拉延筋模型并对其进行模拟从而深入研究拉延筋的拉延特性并有效预测出板材在受力情况下出现的预应变。日本的Shoichiro Yoshihara等人以板材拉深过程中的拉边力为研究方向，通过实物实验与有限元模拟结果的比对分析，证明了通过实施可变拉边力技术可以提高镁合金以及铝合金的极限拉伸比，同时该技术的使用还能抑制在拉深过程中工件厚度不均匀的现象。Mohamed Harhash等人对聚合材料板材的拉深过程进行有限元模拟，通过比对不同位置的增强部位对板材破坏应变的影响，确定了在拉深过程中板材合理的增强部位，提高了板材拉深件的结构强度[3]。R.Schneider等人通过有限元模拟仿真，研究了在低温下铝合金板材拉深过程中极限拉伸比比与常温下极限拉伸比的变化，发现铝合金板材在低温下具有更好的可成行性[4]。S.Panich以及M.Faqir、M.Ghanameh等人研究了在筒形拉深杯的基础上对矩形拉深杯在拉伸过程中模具与毛坯之间的摩擦特性并进行了有限元模拟[5][6],，J.Krolo等人在此基础上研究了润滑条件、压边力、板材表面粗糙度对最大拉拔力和摩擦系数的作用[7]。
国内在板材深拉深成形的有限元模拟研究虽起步较晚，但由于汽车航天工业的飞速发展对板材拉深成形工艺的技术需求增大以及研究人员对该领域的不懈探索，我国在该领域也取得了一定的研究成果。近年来，我国科研人员对金属板件筒形件的拉深成形具有较为深入的研究，仇建桐、邓沛然等人使用Dynaform软件对铝合金筒形件拉深成形进行了模拟，研究了坯料直径、压边力和冲压速度对拉深成形件最大减薄率、最大增厚率的影响规律[8]；闫凯民、方刚研究并设计了一套可实现温差变形的镁合金及铝合金板材拉深模具[9]。胡志华通过Dynaform模拟仿真研究了铝合金拉深成形时变压边力对拉深工件是否产生褶皱或断裂的影响[10]；万鑫铭、梁宾等人则就不同准则下铝合金冲压成形裂纹的扩展进行模拟[11]；这些研究在提高铝合金板材拉深成形制成的工件的质量方面都具有建设性的作用。李颖、李超通过研究铝合金板材的种类及厚度，确定了拉伸性能和胀形性能更好的铝合金材料并验证了铝合金板材替代钢板材的可行性，对车身用铝合金板材制成的覆盖件的成形制造具有相当的参考意义[12]。
由此可见，国内外对于金属板材的拉深成形都进行了大量的研究，但研究大多都集中在对于合金板材筒形件拉深的模拟以及板材在拉深过程中不同的物理参数对于过程本身和最终成品质量的影响等方面，对于铝合金拉深成形的模具设计研究较少且还停留于筒形件模具的设计阶段。本课题通过CAE手段改变工艺参数，由实验研究难成形铝合金机器盖板拉深成形工艺并对所设计模具的成形性能进行有限元模拟仿真，最终探讨难成形铝合金某机器盖板拉深成形工艺研究及优化模具设计冲压成形工艺。
2.某机器盖板拉深成形特点
与已经过深入研究的金属板材筒形件不同，机器盖板为不规则形件，压边力数值以及润滑方式的选择要不同于筒形件，这使得在有限元模拟盖板的拉深成形时操作难度加大。同时机器盖板形状不规则，凸模截面形状自然也是不规则的，在设计模具参数时工作难度要高于设计一般的筒形件拉伸模具。
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