1、 西安航空职业学院 毕业论文 基于 PAM-STAMP 大直径铝封头拉深工艺仿真研究 姓 名： 专 业： 航空电子 班 级： 完成日期： 指导教师 : 摘要 ： 大直径铝封头是大容积表面张力贮箱的关键零件。该零件外协生产，但对 实物拉深 过程 参数 控制无法做到 直观可视化分析并形 成进一步改善方案。通过 实施头脑风暴法，首先通过 PAM-STAMP 仿真软件模拟 大直径铝封头拉深 成形过程，研究毛坯起皱规律，摸索坯料压边力等边界条件，根据仿真得到的最优拉伸工艺参数，分析可行性，为后续 改进该零件外协的 工艺方案提供参考。 关键词 ： 封头 ， 拉深 ，仿真 1 概述 大直径铝封头 是大容积表
2、面张力贮箱的关键零件。属于椭圆形封头。目前该零件 为 外协生产，对 对实物拉深过程参数控制无法做到直观可视化分析 。 零件 加工后 尺寸、壁厚、表面质量均符合图样要求，但是局部形面超差。先通过仿真分析拉深方案，探究形面超差原因，再分析 并寻求更合适的 工艺参数 ，改进形面质量。 2 软件选用 PAM-STAMP 是板料成形模拟仿真专用软件，主要功能包括压边、拉延、弯曲、回弹、多工步成形在内的钣金成形过程、液压成形、辊轧成形、模具成形等。特点是 制定边界条件 速度快。 3 模型建立 3.1 几何模型 图 1 原对象模型 图 2 拉深仿真模型单元格划分 3.2 材料物理模型 表 1 5A06 铝合
3、金的化学成分 表 2 5A06 铝合金室温机械性能 (M 态） 3.3 边界条件 图 3 仿真边界条件 4 仿真过程难点分析 封头仿真工艺方案： 思路一：先调整压 边力，以寻求最佳形面 a，第 1 步压边，第 2 步不压边 b，第 1 步压边，第 2 步压边 （压边力依次为 200T， 400T ， 320T ） 思路二 :预留打磨余量，每一步均保证壁厚 2.4mm，以寻求最佳形面 。 5 仿真计算结果及分析 5.1 按思路一仿真 图 4：思路一：第 1 步结果 开始法兰面上可见微小起皱，随着变形增加，开始出现大起皱，厚度在 2.58mm 到 2.42mm之间 图 5：思路一：第 2 步（不压
4、边）结 果 起皱失稳严重，不合格 图 6：思路一：第 2 步（压边 200T）结果 起皱较大，不合格 ，将压边力升高为 400T 时，产品开裂。 图 7：思路一：第 2 步（压边 320T）结果 拉深初期残留少量起皱，最后起皱被强行压平（存在残留），造成该部位形面局部超差。不合格 5.2 按思路二仿真 图 8：思路二：第 1 步（壁厚 2.43mm）结果 图 9：思路二：第 2 步（壁厚 2.4mm）结果 第 2 步最终的产品结果厚度分布产品部分最大 2.63mm，最小 2.4mm。但是在椭圆形面与直线段交接处存在残留起皱，造成该部位形面局部超差。（不合格） 图 10 成品附图 仿真分析与实际
5、零件基本一致。表面质量、端口直径尺寸、形面无法完全同时获得满足。在椭圆形面与直线段转接部位存在局部超差，成形过程表面有划伤，打磨排除造成了表面质量的进一步下降。 6 收获及推广应用前景分析 普通拉深方法不容易同时保证壁厚和形面，不适合椭圆形封头零件 。可改进为三明治拉深方法或者旋压与拉深结合方法成形。 7 结论 （ 1）通过仿真，可以对现有工艺的可靠性进行分析，发现现有工艺的问题（起皱，开裂，厚度状况等等）；指导调试（压边力，成形力，润滑状态等；寻找和优化工艺方案，减少工艺设计，模具开发和生产调试的周期，降低整个产品开发的成本和风险。 （ 2）从仿真结果看到 大直径铝封头 零件拉深成形困难，容
6、易起皱失稳，强行将起皱部分压实的模拟方案在现实中因为零件的冷作硬化难以完全消除。建议采用旋压方案更为优越。 参考文献 1 PAM-STAMP User s Guide ESI Group， 2009。 2 关 诗惇，何声健 .冲压工艺学 M.西安：西北工业大学出版社 .1987 3 李硕本 .冲压工艺学 M.北京：机械工业出版社 .1982 4 张鼎承 .冲模设计手册 M.北京：机械工业出版社 .1988 5 航空工艺装备设计手册编写组 .航空工艺装备设计手册 -冷冲模设计 M.北京：机械工业出版社 .1988 6 张凯峰，王国峰先进材料超塑成形技术 M 北京 :科学出版社， 2012 7 邰
7、清安，李治华，孙立群，等 航空发动机塑性成形技术的应用与展望 J 航空制造技术， 2014 ( 7) : 34 39 8 岳陆游 ,袁国定 .椭圆盒形拉延件合理毛坯的研究 J.金属成形工艺 ,2001(6):11- 13. 9 印雄飞 ,叶 又 ,彭颖红 ,等 .板料成形数值模拟中计算时间的控制 J.模具工业 ,1999(7):11- 13. 10 李钰 ,马继山 .钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析 J.火箭推进 ,2008.(8):43-47 11 GB/T5028-1999，金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数（ n）值试验方法 S 致 谢 感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。由于我的学术 水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正 !
