佛山兴迪源机械

【作 者】黄锐

超塑成形是制造难变形材料复杂零部件的一种有效精密成形技术，它可以大幅度减轻构件重量和降低制造成本。在简单凹模胀形中，压边圈下的材料不能向模腔补料，模腔内材料的变形依赖于板厚变薄。对复杂深腔类零件，成形过程中板料各点的应力状态均不相同且随时间变化，导致成形件壁厚均匀性差。改善壁厚均匀性是超塑成形研究的重要内容之一。目前，改善壁厚均匀性实用的超塑成形技术主要有正反胀形法、动模成形法等。传统的超塑成形是在简单力学分析的基础上，依靠经验，反复试错，浪费人力物力。对某种结构件适用的成形参数，并不能保证其最优。有限元模拟已成为分析集物理非线性、几何非线性与边界非线性于一体的超塑成形问题不可替代的工具[1-3]。

保证超塑成形过程在最佳应变速率下进行是获得壁厚比较均匀零件的先决条件，因此超塑成形必须采用特定的气压加载算法。它不仅影响成形效率，还影响成形质量。有关加载算法的探索是超塑成形研究的重点之一，并已取得了较明显的进展[3-5]。有限元软件M A RC 2003默认的加载算法是以最佳应变速率对应的流动应力与某时刻计算获得的所有单元平均流动应力的比值去调节下一步的成形气压[6]。但是，已经贴模单元的应变速率很低甚至为零，该加载算法将使实际应变速率高于最佳值，这将影响成形件的质量。M urali等[7]改进了MARL软件的加载算法，进行了A15083汽车裙板超塑成形模拟。郑政[8]改进了M A RC 2003的加载算法，摒弃了零件上应变速率最高的5%的单元，取余下单元中应变速率前20%单元的平均值。

利用软件M ARC 2003，本文对TC4复杂盒形件的成形过程进行模拟。调用作者改进的加载算法子程序，跟踪零件变形集中部位的应变速率来调整成形过程的应变速率，使之尽可能在最佳应变速率附近，获得加载曲线。在有限元分析的基础上，进行超塑成形实验。最后，对比分析零件壁厚预报值和实验结果。

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