毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
摘要 铝合金拉深成形是加工铝合金的重要成形之一。本文给出了铝合金选题的背景和发展现状，通过对铝合金不规则盒形件在拉深中变形特点和主要因素的研究，提出了基于Dynaform的有限元分析方法，为探讨在铝合金拉深过程中出现的厚度不均匀现象打下基础。
关键词 铝合金 拉深成形 Dynaform 厚度不均匀
1.选题背景
近几年，我国航空航天、高铁、汽车等行业蓬勃发展，随着机械结构向多功能化、整体化和复杂化发展，大量复杂难成形薄壁板材零件被广泛应用。不规则方盒形件是一类典型的非轴对称零件，在其成形过程中，由于坯料各部分应力、应变分布很不均匀，以致其成形难度较大，易在成形过程中出现起皱、破裂等缺陷。铝合金不规则方盒形件常规成形工艺是冲压，具有精度低、废品率高、疲劳性能差等缺陷，因此急需新的制造工艺。
由于铝合金材料因具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优点，已在国民生产中得到了广泛应用，但与一般材料相比( 如不锈钢) ，其塑性低、成形性能差，用传统成形方法成形铝合金材料零件难度大、效率低［1—5］。因此，急需发展新的成形方法来制造铝合金。
2.国内外目前研究发展现状
国内外从20世纪40年代起就开始对铝合金进行研究。经过近70年的发展,铝合金的研究已经比较成熟,从铝合金的材料特性、构件计算、连接设计、防火设计,到铝合金结构的整体计算,都有相当多的研究成果[6]。虽然铝合金零件在民用及国防中拥有广泛的应用,但是铝合金板材在冲压成形零件时容易受到了一定的限制,原因是铝合金板材成形范围过窄,拉深成形中撕裂严重并且易于起皱[7-9]。对此F.Vollerson[10]等提出的局部热处理思想,对板料的不同区域进行不同的热处理,从而使板料的不同区域表现出不同性能,在板材的塑性变形区通过将铝合金中的强化相重溶入基体从而减少局部的流动应力,这种方法可以提高铝合金的拉伸成形性能。如A.Hofmann[11]提出利用激光对板料进行预先热处理的方法改变材料局部的流动特性,降低流动应力,从而提高拉深比减少拉深缺陷。而国内的余海燕等人通过对 6111-T4 铝合金板进行以阶梯盒形件为研究对象的深冲实验，用多点压边力控制系统对恒压边力和变压边力方案的效果进行比较，发现变压边力方案下的工件基本消除了恒压边力方案中出现的起皱和破裂，得到了很好的效果[12]。
铝合金不规则盒形件拉深成形的变形特点
铝合金不规则盒形件(图1)拉深成形的变形特点如下:
(1) 铝合金拉深的变形性质是径向伸长，切向缩短。沿径向愈往口部则伸长愈多，沿切向圆角部分的变形大，直边部分的变形小，因此圆角部分的材料向直边流动。
(2) 铝合金在拉深中变形的不均匀导致应力分布不均匀。在圆角部的中点最大，向两边逐渐减小，到直边的中点处最小。由于铝合金件在拉深时破坏首先发生在圆角处，因此容易发生起皱。
图1铝合金不规则盒形件
4.影响铝合金不规则盒形件拉深成形的主要因素
影响铝合金不规则盒形件拉深成形的主要因素如下：
（1） 温度组合模式的影响
温度组合模式是在温成形条件下，对于工具和板材的温度组合而言的。研究表明，在凹模温度比凸模温度高的时候,能得到最好的效果，且在特定条件下，有利于避免断裂现象的产生达到拉深深度的效果。
（2） 压边力的影响
压边力在金属成形过程中有着很重要的作用,可有效地防止金属法兰区域的起皱。压边力太小,会使起皱剧烈，然而压边力过大,会使金属流进模腔困难,造成拉裂。理想的压边力应该是在拉深开始阶段随着失稳起皱趋势增加而增加,到了板材外径减小至二时起皱最为严重,压边力也应该达到最大,此后失稳起皱趋势减弱,压边力也应该递减[13]。
（3）润滑条件的影响
由于铝合金板表面的氧化层具有坚硬、易碎、强粘附等特点，因此在成形过程中使用润滑剂,有利于改善铝合金板在成形过程中的接触摩擦状态,使铝板的应变分布更加趋于合理,从而提高板材的成形性能。
（4）模具圆角的影响
模具的圆角部分往往是应变梯度变化最大的地方，所以也是拉深过程中最容易发生塑性失效的区域。对于不同的金属，圆角对其成形特性的影响都不同[14]。
（5）其他因素的影响
影响铝合金成形特性的其它因素还有成形速率、保压持续时间以及材料在多工序成形中工序间的次序等，如成形速率越低,材料成形性能越好，保压时间越长,材料回弹越小等[15]。
5.课题主要研究方法
本课题主要通过铝合金不规则盒形件的拉深成形中出现的厚度不均匀现象进行研究，借助PRO-E建立铝合金不规则盒形件三维模型。基于Dynaform平台采用有限元模拟的方法研究在拉深过程中出现厚度不均匀现象，在铝合金拉深成形工艺过程仿真中，通过采用参数化设计得到不同得模具设计集合模式。
6.结语
通过以上对铝合金拉深特点和CAE参数分析等的理解，确定以铝合金不规则盒形件拉深为研究对象；本课题拟利用PRO/E建立三维模型及借助Dynaform对模型进行有限仿真分析；改变模具参数、材料等参数进行正交试验寻找合适的参数组合。
参 考 文 献
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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
不规则铝合金盒件由于属于非轴对称件，是研究复杂几何形状件的冲压成形工艺的基础。针对智能数控冲压机床对压边力控制的要求，本课题借助CAE手段和正交试验法进行不规则铝合金盒件的成形性能的有限元分析。
解决问题：通过不规则铝合金盒件（图1）的板材型号为毛坯材料采用LY19铝合金，厚度3mm。材料选取选用材料参数为：密度ρ＝3000ｋg/ｍ3；弹性模量Ｅ ＝6×104MPa；泊松比υ＝0.3；硬化系数ｋ＝248；硬化指数ｎ＝0.15；各向异性系数Ｒ0＝0。39，Ｒ45＝0.82，Ｒ90＝0.41，来研究工艺。
本课题研究手段：
（1）文献查阅有关板材冲压和有限元方面的资料
（2）建立不规则铝合金盒件凸凹模CAD模型；
（3）对不规则铝合金盒件冲压成形过程借助Dynaform软件进行CAE有限元仿真分析；
（4）通过试验总结不规则铝合金盒件冲压成形工艺；
（5）按要求提供各种设计文档，并完成毕业论文。
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指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
该生通过阅读与本课题相关的参考文献，进行了一定的总结，撰写的本文献综述能够反映“铝合金不规则盒件拉深成形有限元分析与工艺研究”的课题背景以及相关知识，论文撰写较通顺，符合规范，达到了撰写文献综述要求和目的，为毕业设计后期分析打下了基础。
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
“铝合金不规则盒件拉深成形有限元分析与工艺研究”这一课题的深度、广度及工作量均适中，合适学生在毕业设计期间完成，希望该生能独立的进行铝合金不规则盒件拉深成形有限元分析与工艺研究的研究，完成课题的要求，撰写毕业论文，达到进行科研训练和本科毕业设计的要求。
2016 年 3月 25 日
