王耀等：一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析 ·1081· 模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小圆 0,而纬向为拉应力σ。，较小：随着胀压成形的进行， 角最终贴模.此种匹配关系成形过程圆角区A点（如 液室压力不断增大，0。也不断增大，σ。不断减小并逐 图5(b)所示)的应力状态如图6所示.可以看出成形 渐从压应力转变为拉应力，成形后期σ。逐渐增大并最 初期，由于背压速度较快，圆角区受到较大经向压应力 终大于0 图6匹配方式一下圆角区A点的应力状态.(a)成形初期：(b)成形中期：(c)成形后期 Fig.6 Stress state of the A point in the round comer area using the matching mode one:(a)initial stage of forming:(b)middle stage of forming: (c)later stage of forming 匹配方式一的应力状态表达式如下. 区（如图2(a))由于无约束极易在较大压应力下快速 胀压初期：圆角区为压一拉应力状态，-1≤入≤0， 下行，脱离模具；而圆角区则在压应力下易产生起皱 0i→0。→010一→02,0m→0。→03’ 缺陷 匹配方式三胀形压力较大，背压凸模速度较慢，凸 (7) 模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小圆 胀压中期：圆角区为拉一压应力状态，-1≤入≤0， 角最终贴模.此种匹配关系成形过程圆角区A点的应 0m→0。→01,0→02,0m一→0。→03， 力状态如图7所示.可以看出成形初期，由于液室胀 w会 形压力较大，坯料圆角区及底边区可近似认为发生胀 (8) 形变形，圆角区受到较大经向拉应力。和纬向拉应力 胀压后期：圆角区为拉一拉应力状态，0≤入≤1， σ。：随着胀压成形的进行，坯料在液室压力作用下贴靠 0→0。→01,0m→0。→020→03， 凸模，无法继续胀形，随之在凸模下行压力下发生反向 Y后=2A-1. (9) 变形.圆角区应力状态逐渐由双向拉应力状态转变为 成形过程，圆角区应力状态由式(7)逐步转变为 双向压应力状态。变化过程中，双向拉应力值逐渐减 式(9).前期的压一拉应力状态，由于背压凸模运行速 小，减小至一定程度后转变方向为压应力，并且压应力 度较快，使整个坯料接触部位产生较大的压应力，底边 数值逐渐增大，整个过程σ。较σ。变化快. b d 图7匹配方式三下圆角区A点的应力状态.(a)成形初期：(b)成形中期：(c)成形后期 Fig.7 Stress state of the A point in the round comer area using the matching mode three:(a)initial stage of forming:(b)middle stage of forming: (c)later stage of forming 匹配方式三的应力状态表达式如下 成形过程，圆角区应力状态由式(10)逐步转变为 胀压初期：圆角区为拉一拉应力状态， 式(12).前期由于液室压力较大，坯料圆角区发生胀 0≤入≤1，Y初=2入-1. (10) 形，应力状态为双向拉应力，坯料依靠自身减薄逐步填 胀压中期：圆角区为拉一压应力状态， 充圆角，致使圆角区易出现破裂危险。并且胀形到一 -1≤A≤0，y4=-1-入 1+入 (11) 定程度贴靠凸模后，随着凸模下压，由于初期胀形较高 又可能会在圆角区产生反向叠料现象，出现起皱缺陷 胀压后期：圆角区为压一压应力状态， 匹配方式二胀形压力与背压凸模速度均匀变化， 0≤A≤1，y.后=-(2A-1). (12) 凸模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小王 耀等: 一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析 模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小圆 角最终贴模． 此种匹配关系成形过程圆角区 A 点( 如 图 5( b) 所示) 的应力状态如图 6 所示． 可以看出成形 初期，由于背压速度较快，圆角区受到较大经向压应力 σρ，而纬向为拉应力 σθ，较小; 随着胀压成形的进行， 液室压力不断增大，σθ 也不断增大，σρ 不断减小并逐 渐从压应力转变为拉应力，成形后期 σρ 逐渐增大并最 终大于 σθ ． 图 6 匹配方式一下圆角区 A 点的应力状态． ( a) 成形初期; ( b) 成形中期; ( c) 成形后期 Fig． 6 Stress state of the A point in the round corner area using the matching mode one: ( a) initial stage of forming; ( b) middle stage of forming; ( c) later stage of forming 匹配方式一的应力状态表达式如下． 胀压初期: 圆角区为压--拉应力状态，－ 1≤λ≤0， σmi→σθ→σ1，0→σ2，σma→σρ→σ3， γσ初 = 1 + λ 1 － λ ． ( 7) 胀压中期: 圆角区为拉--压应力状态，－ 1≤λ≤0， σma→σθ→σ1，0→σ2，σmi→σρ→σ3， γσ中 = － 1 + λ 1 － λ ． ( 8) 胀压后期: 圆角区为拉--拉应力状态，0≤λ≤1， σma→σρ→σ1，σmi→σθ→σ2，0→σ3， γσ后 = 2λ － 1． ( 9) 成形过程，圆角区应力状态由式( 7) 逐步转变为 式( 9) ． 前期的压--拉应力状态，由于背压凸模运行速 度较快，使整个坯料接触部位产生较大的压应力，底边 区( 如图 2( a) ) 由于无约束极易在较大压应力下快速 下行，脱离模具; 而圆角区则在压应力下易产生起皱 缺陷． 匹配方式三胀形压力较大，背压凸模速度较慢，凸 模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小圆 角最终贴模． 此种匹配关系成形过程圆角区 A 点的应 力状态如图 7 所示． 可以看出成形初期，由于液室胀 形压力较大，坯料圆角区及底边区可近似认为发生胀 形变形，圆角区受到较大经向拉应力 σρ 和纬向拉应力 σθ ; 随着胀压成形的进行，坯料在液室压力作用下贴靠 凸模，无法继续胀形，随之在凸模下行压力下发生反向 变形． 圆角区应力状态逐渐由双向拉应力状态转变为 双向压应力状态． 变化过程中，双向拉应力值逐渐减 小，减小至一定程度后转变方向为压应力，并且压应力 数值逐渐增大，整个过程 σρ 较 σθ 变化快． 图 7 匹配方式三下圆角区 A 点的应力状态． ( a) 成形初期; ( b) 成形中期; ( c) 成形后期 Fig． 7 Stress state of the A point in the round corner area using the matching mode three: ( a) initial stage of forming; ( b) middle stage of forming; ( c) later stage of forming 匹配方式三的应力状态表达式如下． 胀压初期: 圆角区为拉--拉应力状态， 0≤λ≤1，γσ初 = 2λ － 1． ( 10) 胀压中期: 圆角区为拉--压应力状态， － 1≤λ≤0，γσ中 = － 1 + λ 1 － λ ． ( 11) 胀压后期: 圆角区为压--压应力状态， 0≤λ≤1，γσ后 = － ( 2λ － 1) ． ( 12) 成形过程，圆角区应力状态由式( 10) 逐步转变为 式( 12) ． 前期由于液室压力较大，坯料圆角区发生胀 形，应力状态为双向拉应力，坯料依靠自身减薄逐步填 充圆角，致使圆角区易出现破裂危险． 并且胀形到一 定程度贴靠凸模后，随着凸模下压，由于初期胀形较高 又可能会在圆角区产生反向叠料现象，出现起皱缺陷． 匹配方式二胀形压力与背压凸模速度均匀变化， 凸模下行至临界位置后继续增大液室压力整形，使小 · 1801 ·