【作 者】曹克;趙亦希

　　【前 言】

　　金屬板材增量成形技術(shù)是一種無模柔性成形技術(shù)，相較于傳統(tǒng)成形方法，增量成形通過局部塑性變形的不斷累積，用分層制造的思想實(shí)現(xiàn)復(fù)雜板材零件的成形。已有大量學(xué)者對于增量成形的機(jī)理、各工藝參數(shù)對成形過程的影響、成形精度控制、成形力的變化規(guī)律等方面開展了研究。

　　成形力在單點(diǎn)增量成形過程中會(huì)影響成形精度，零件表面質(zhì)量和成形極限，成形力過大，工具頭接觸區(qū)域以外的板料整體變形明顯，成形精度降低，同時(shí)工具頭與板料間壓強(qiáng)增大，旋轉(zhuǎn)的工具頭會(huì)剝離零件表面的材料，降低零件表面質(zhì)量。Aeren、等通過實(shí)驗(yàn)歸納得到了增量成形力預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)公式川。C. Henraid等通過實(shí)驗(yàn)對Aeren、的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)證，并進(jìn)行了單點(diǎn)增量成形過程進(jìn)行有限元仿真[2]。J.Duflou,Bagudanch I等通過實(shí)驗(yàn)，研究了不同工藝參數(shù)對成形力的影響[3-5]。Li Y、周六如等考慮了局部材料的拉伸、剪切及彎曲，對成形力進(jìn)行理論推導(dǎo)[6-8]。 Wang J, Belchior J,李鵬陽等利用有限元軟件模擬了圓臺和方錐零件的成形過程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[9-11]。成形力的準(zhǔn)確預(yù)測可以幫助增量成形試驗(yàn)臺的搭建以及夾具設(shè)計(jì)。但是，目前增量成形仿真大多采用殼單元進(jìn)行計(jì)算，無法考慮厚向剪切，可能造成成形力預(yù)測不準(zhǔn)確。另外，針對不同材料和加工條件，有限元仿真需選擇合適的材料屬性描述大應(yīng)變情況下的變形。

　　本文通過實(shí)驗(yàn)和有限元仿真研究AA5754鋁板增量成形過程中軸向成形力Fz的變化規(guī)律。首先通過實(shí)驗(yàn)測得成形過程中軸向成形力的變化曲線。然后在Abaqus中，使用不同的硬化準(zhǔn)則和單元類型對側(cè)壁成形過程進(jìn)行仿真，將軸向成形力仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對比，獲得能夠準(zhǔn)確預(yù)測AA5754大成形角工況下軸向成形力的仿真模型?；谠撚邢拊Ｐ?，研究不同參數(shù)條件下軸向成形力Fz的變化規(guī)律，并選擇影響較大的參數(shù)，獲得參數(shù)與軸向成形力間的定量關(guān)系。

　　【結(jié) 論】

　?。?）進(jìn)行了十字錐臺零件成形實(shí)驗(yàn)，成形過程中，外側(cè)壁會(huì)首先達(dá)到穩(wěn)定值750 N，而十字拐角處軸向成形力較晚達(dá)到穩(wěn)定，且穩(wěn)定后比外側(cè)壁小18%。外側(cè)壁加工時(shí)板料整體變形小，更能體現(xiàn)增量成形局部塑性變形的特點(diǎn)。

　　（2）使用voce硬化準(zhǔn)則和實(shí)體網(wǎng)格單元進(jìn)行仿真，較為準(zhǔn)確的預(yù)測成形過程中的軸向力，仿真得到的軸向成形力與實(shí)驗(yàn)值的誤差約為12.3%。

　　以下是正文：