筒形件颗粒或可压缩粉末软凹模拉深工艺的力学分析

骆俊廷 黄倩影 顾勇飞 张春祥 陈燕楠

燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛,066004

0 引言

颗粒或可压缩粉末软模成形工艺采用颗粒或可压缩粉末替代成形模具的凸模或者凹模,使零件在较为复杂的应力应变状态下得以成形。

1986年,日本学者Wakai等[1]提出了颗粒或可压缩粉末成形工艺,并报道了应用氮化硼(BN)可压缩粉末对3Y-TZP陶瓷管材进行胀形成形的实例。之后,该工艺逐渐应用到板材的拉深成形中,王国峰等[2-3]在压头与薄板间加入BN粉末来替代凸模,对陶瓷板材进行拉深成形,成形出了半球形陶瓷零件,并将该工艺逐渐推广到成形各种材料的管材和板材的成形中[4]。

颗粒或可压缩粉末替代凸模使板料成形(软凸模成形)后,需要板料和颗粒同时脱模,才能进行下一道工序的成形,延长了生产周期,提高了劳动强度,不利于该工艺的自动化工业生产;同时仍需加工凹模,不能大幅度降低模具的制造成本[5]。颗粒或可压缩粉末软凹模板材半模成形工艺可克服软凸模成形技术存在的不足,既无需加工形状复杂的凹模型腔,又无需在每次成形后重新加入颗粒或可压缩粉末,有利于降低生产成本并提高劳动生产率。研究人员已经对颗粒或可压缩粉末软凸模板材半模成形工艺进行了力学分析,并初步建立了成形的基础理论[6]。与软凸模成形相比,软凹模成形颗粒或可压缩粉末对零件的力学作用机理有本质的不同,在受力状态及理论分析上也存在很大差异。……