3计算机辅助成型工艺优化 3.1成形过程变形描述 对简单的板材弯曲、杯形件压延、强力旋压及翻边等工艺过程已能成功地进行变形 描述，而对于拉胀成形、以及复合冲压成形来说，情况就大不一样了。拉胀成形是同时 进行弯曲与拉伸的复合成形工艺，由于凸模与板料接触区域在变化，其变形分析是很复 杂的，并且凸模引起的摩擦又进一步增加了变形的复杂程度，到目前为止，变形描述仅 限于轴对称拉胀成形。复杂零件深压延的变形情况及复合冲压成形的变形情况就更为复 杂了。其变形描述的主要障碍是： (1)摩擦特性难以描述。由于接触区随成形的情况而变化，凸模与板料的接触情 况甚为复杂，摩擦条件难以用数学方法表达，摩擦对变形的影响尚无法定量地描述。 (2)边界条件难以确定。复杂压延件、冲压件的毛料外形优化确定尚在研究中， 最新的研究成果（将在下一节中讨论）尚未被有效地采用，这意味着变形的边界条件难 以给定。 已经完成和正在进行的工作表明〔12-1)，对接触及摩擦的处理是：(a)全区域接触 均匀摩擦特性假设，()绝对光滑面假设。不规则压延件和冲压件毛料外形的确定与其 成形过程变形描述模型的提出是相关联的。国际现状表明，谁解决了或学会了毛料外形 的确定，谁就有可能首先提出变形描述模型。文献1？借助计算机以塑性理论的滑移线 场为基础确定出了复杂压延件的毛料外形，随后就根据滑移线场提出变形描述模型解出 压延凸缘的速度场及主应力分布，文献〔18借助计算机以拓朴学为基础提出毛料外形的 确定方法，同时发展了冲压过程变形描述摸型预测冲压件上的应变分布，吕雪山等〔1) 1。借助其在模拟法的基础上提出的汇场法确定出复杂压延件的毛料外形后，就发展了 压延过程变形描述模型求出后延件的应变分布。需要指出的是，所有这些对变形过程的 描述都还很不成熟，相对来说，毛料外形确定方法的发展要成熟些。 3,2冲压件毛料外形展开 展开复杂冲压件的困难在于，(a)复杂冲压件表面是数学上的不可展开面，(b)变形 过程描述难以帮助毛料展开。这两大困难使得复杂冲压件的毛料展开成为难题。研究冲 压件毛料展开的一切工作也就在于克服这两大困难，排除了一个，毛料展开就成为可 能。表一是对计算机辅助冲压毛坯展开方法121·的分析结果，它表明：滑移线场是 借助塑性理论的滑移线场来描述压延凸缘的变形特性，以克服变形描述的困难，布网法 借助拓扑学展开不可展曲面，以克服复杂冲压件表面不可展的困难，汇场法借助流体模 拟构造一个虚汇场来描述压延时材料的流动，以克服变形描述的困难。困难克服了，毛 坯也就展开了。 3.3专家系统 预测成形件应变分布有时需处理不明确的成形条件，理论上判定了成形件的成形难 度后如何根据成形性预测结果调整模具或调整工艺条件参数使得成型件峰值应变不超过 49计算机辅助成型工艺优化 成形过程变 形描述 对简单 的板材弯 曲 、 杯 形件压 延 、 强 力旋压及翻边 等工艺过程 已能成功地进 行 变形 描述 ， 而对于 拉胀成形 、 以 及 复合 冲压 成形来说 ， 情况就大 不一样 了 。 拉胀成形是 同时 进行弯 曲与拉伸 的复合 成形工艺， 由于 凸模 与板料接触 区域在变化 ， 其变形分 析是很复 杂 的 ， 并且凸模 引起的摩 擦又进一步 增加 了变形 的复杂程度 ， 到 目前为止 ， 变形描述仅 限于轴 对称拉胀成形 。 复杂 零件深压延 的变形情况及 复合 冲压 成形 的变形情况就 更 为复 杂 了 。 其变形描 述 的主 要障碍 是 摩 擦 特性难 以描述 。 由于接触 区随成 形 的情 况 而变化 ， 凸模与板料 的接触情 况甚为复杂 ， 摩擦条件难 以 用 数学 方 法表 达 ， 摩 擦 对变形 的影响 尚无法 定量地描 述 。 边 界 条 件难 以 确定 。 复杂压 延 件 、 冲压 件 的毛料 外形优 化确 定 尚在研究 中 ， 最 新 的研究 成果 将在 下一 节 一 卜讨 论 尚未被有效地采 用 ， 这 意味着变形 的边 界条件难 以 给定 。 已 经完 成 和 正在进行 的工 作 表 明 〔 ’ 一 ’ 名〕 ， 对接触及摩擦的处理 是 全 区域 接触 均匀摩擦特性假设 ， 绝对光滑 面假设 。 不规 则压 延 件 和冲压 件毛料外形 的确 定 与其 成形过程 变形描 述模型 的提 出是相关联 的 。 国际现状 表 明 ， 谁解决 了或学会 了毛料 外形 的确定 ， 谁就 有 可能首先提 出变形描 述 模型 。 文献 ‘ 借助 计算机以 塑性理论 的滑移线 场 为基础确 定 出了复杂压延 件 的毛料 外形 ， 随后就根据滑移线场 提 出变形 描述模型解 出 压延凸缘的 速度 场及主 应 力分布， 文 献 〔 ‘ 借助计算机以 拓朴学 为基础提 出毛料外形 的 确 定方法 ， 同 时发展 了冲压 过程 变形描述模型预 测 冲压件上 的应变分布， 吕雪 山等 〔 ’ ‘ 〕 ， ‘ · 借助其在 模拟法 的基础 上提 出的汇场 法确 定 出复杂 压 延 件的毛料外形后 ， 就 发 展 了 压延 过程变形描 述模 型求 出后延 件 的 应变分 布 。 需要指 出的是 ， 所有这些对变形 过程 的 描述都还 很不成 熟 ， 相 对 来说 ， 毛料 外形 确定方法 的发 展 要成熟些 。 。 冲压 件 毛料 外形展开 展 开复杂 冲压 件 的 困难 在 于 复杂 冲压 件表面是数学上 的不 可展 开 面 ， 变形 过程描述难以 帮助毛料 展开 。 这 两大 困难 使得复杂 冲压 件 的毛料展 开 成 为难题 。 研究 冲 压 件毛料 展 开 的一 切工作也就在 于克 服这 两大 困难 ， 排除 了一个 ， 毛料 展 开 就 成 为 可 能 。 表一 是对计算机辅助 冲压毛坯展开 方法 ’ 一 “ 的分 析结果 ， 它表明 滑移 线 场是 借助 塑性理论 的滑移线场来描述压延 凸缘的变形 特性 ， 以 克服变形描述 的困难， 布网法 借助 拓 扑学展 开不 可展 曲面 ， 以 克服复杂 冲压 件表 面不 可展 的困难， 汇场 法借助 流体模 拟构造一个虚汇 场来描 述压 延 时材料 的流动 ， 以克服变 形描述 的 困难 。 困难 克服 了 ， 毛 坯 也就展 开 了 。 。 专家 系 统 预 测 成形 件 应变分 布有 时需处理不 明确 的成 形 条件 ， 理论上判 定 了成 形件 的成形难 度后如何根据成形性预 测结果调整模具或调整 工艺条件 参数使得成型件峰值 应变不超 过