华中科技大学学报：板料FLD试验胀形冲头形状影响研究
2022-05-27【作 者】易国锋;柳玉起;杜亭
【前 言】
成形极限图是用来反映板料的成形性能，为定性和定量研究板料的局部成形性能建立了基础。板料成形极限图(FLD)是实际生产中，制定冲压工艺方案的重要依据.为了评价板料的成形极限，工程和科研人员进行了理论及实验上的多种尝试。20世纪60年代首先在试验的基础上提出基于极限应变的成形极限图概念，很快确立了完整FLD的试验方法。传统的FLD都是采用主、次应变的关系为准则。近期的研究中，也有一些学者提出一些成形极限准则，如厚度梯度准则、最大变薄率准则、最小厚度准则等[1-3]。长期以来，如何在试验中得到尽可能准确的FLD曲线，是相关科研人员一直在探索和研究的一个重要内容。万敏和周贤宾[4]研究了板料等双拉条件下的屈服强化准则和成形极限的计算方法。
本研究按照国家试验标准[14]，在FLD测试试验中设计了两种不同形状的胀形冲头，考察了不同的胀形冲头形状对FLD曲线的影响。试验发现应变梯度对FLD曲线的高低有显著影响，在不考虑加工难易程度的情况下，采用半椭球头形状的胀形冲头更有利于提高FLD试验结果的精度和稳定性。从另外一个方面进行了试验验证仁[11]。
【结果分析】
半球形冲头和半椭球冲头在对板料的拉深深度相同的情况下，与板料相接触的法线与冲压方向的角度不同；在摩擦系数相同的情况下，由表面正压力引起的摩擦力大小和方向都不同，即等效应力的大小和方向都不同.此外，在冲头相同的下压速度下，半球头和半椭球头的应变速率也不一样.对于半球头，在整个成形过程中应变梯度基本不变;对于半椭球头，在和板料依次接触过程中，板料的应变是变化的，即有应变梯度的存在。
应变梯度和摩擦力的差异是导致破裂位置和应变路径不同的重要原因。
根据球头和半椭球头破裂位置处的主应变和次应变的变化曲线，结合FLC曲线的定义可知:半椭球头试验数据拟合的FLC曲线在平面应变、胀形的应变状态下，比球头试验数据拟合的FLC曲线要低一些。
通过上述研究，可得以下:
a.在不考虑加工难易程度的情况下，采用半椭球头形状的胀形冲头更有利于提高FLD试验结果的精度和稳定性。
b.与半球头试验获得的结果相比，半椭球头胀形冲头试验获得的结果其FLD曲线有所下移。
以下是正文：
