8.1　结论

柔性拉伸成形是现代钣金零件制造工艺的革新，致力于降低设备开发费用、提高工件成形质量和节省制造成本。柔性拉伸成形机变传统拉伸成形设备的刚性位移加载为柔性力加载，使用通用液压缸代替特制的液压缸，能够实现板料变形与加载机构运动的自协调，使板料在更加均匀的应力应变下完成拉伸成形；在拉伸成形过程中使板料更容易与模具贴合，减小拉伸成形件的工艺余量、降低制造成本，同时提高成形质量。本书研究了过渡区长度、拉力加载路径对成形结果的影响；针对拉伸成形中存在的起皱缺陷，提出了渐变型面拉伸成形工艺，并对其开展分析研究；分析了使用多点模具柔性拉伸成形时弹性垫硬度、层数以及摩擦系数对成形结果的影响。主要结论可概括如下。

（1）分析了传统拉伸成形原理及工艺特点，指出板料贴模度差和材料利用率低是限制传统拉伸成形应用范围的两大关键因素；分析了柔性拉伸成形的自适应调节过程，指出使用弹性连接元件不仅能够有效改善板料夹持区前端的材料流动状态、降低板料撕裂的可能性，还能够驱使各离散夹料机构实现随动横向摆动、促使板料边缘部位与模具完全贴合。

（2）建立了柔性拉伸成形有限元模型，分析数值模型中液压缸的活动动作，给出其连接单元有限元简化模型；探讨有限元软件ABAQUS中显式、隐式分析模块之间模拟数据的相互转化，给出由显式模块到隐式模块的回弹分析流程；使用万能摩擦试验机测量聚氨酯橡胶板—聚氨酯橡胶板、聚氨酯橡胶板—45#钢、45#钢—45#钢三对摩擦副在有润滑和无润滑条件下的摩擦系数，为后续有限元分析提供数据支撑。

（3）以球形、凸凹形曲面件为研究对象，对比分析了传统拉伸成形与柔性拉伸成形对成形结果的影响，结果表明：与传统拉伸成形相比，柔性拉伸成形可以显著提高板料的贴模度，同时验证了柔性拉伸成形的自适应调节能力。以球形曲面件为研究对象，研究了过渡区长度对成形力、应力应变、板厚及成形精度的影响，结果表明：柔性拉伸成形可以在过渡区长度为0mm的条件下完成板料的拉伸成形；过渡区长度越短，板料成形需要的拉力越小，成形件的应力应变及厚度分布越均匀；同时分析了应变均布程度对回弹的影响，得知应变均布程度是影响成形精度的一个重要因素；最后在自主开发的设备上进行了相关试验研究，结果表明柔性拉伸成形可以在过渡区长度为0mm的前提下完成板料的拉伸成形。(https://www.daowen.com)

（4）分析了柔性拉伸成形在成形不同曲率零件时液压缸的选择，给出2种常用拉力加载路径中液压缸拉力的施加次序。分析了水平—垂直拉力加载路径中水平预拉力对成形力、拉应变和成形精度的影响，结果表明：当水平拉力在一定范围变化时，板料与模具完全贴合时所需的垂直拉力大致相当；水平预拉力越大，模拟件成形区内的最大拉应变越大；使板料进入初始屈服点时的水平预拉力可以获得较高的成形精度。研究了水平—倾斜—垂直拉力加载路径中倾斜拉力对成形结果的影响，结果表明：模拟件成形区内的拉应变随着倾斜拉力增加而减小；倾斜拉力为10kN时，成形精度最高。分析了水平—垂直和水平—倾斜—垂直这2种拉力加载路径中摩擦系数对拉应变、模拟件厚度及成形精度的影响，结果表明：模拟件成形区内的最大拉应变随着摩擦系数的增加而减小、拉应变的均布程度随着摩擦系数的增加而增加；模拟件厚度均未出现过度减薄；与水平—垂直拉力加载路径相比，水平—倾斜—垂直拉力加载路径中摩擦系数对成形精度的影响相对较弱。通过以上分析给出两种拉力加载路径的优缺点，指出水平—垂直拉力加载路径成形过程较为简单，成形精度相对较高，但是成形件内的拉应变相对较大；水平—倾斜—垂直拉力加载路径成形过程相对复杂，对倾斜拉力控制要求较高，但是能够在较小的应变下完成板料的加工成形，同时获得较高的成形精度，特别适用于塑性较差板料的复杂曲面件成形。最后，使用柔性拉伸成形装置对2种拉力加载路径进行试验研究，试验结果与模拟结果吻合。

（5）分析了拉伸成形起皱机理，探讨了常用起皱抑制方法，提出通过在板料上侧粘贴硅橡胶板的方法抑制起皱，并通过有限元软件对该皱纹抑制方法进行数值模拟，结果表明：使用该方法可以有效抑制皱纹的产生，但限于其实现过程较为烦琐，并未对其开展深入研究。提出了渐变型面拉伸成形，分析该工艺的成形过程及皱纹抑制机理，探讨该工艺中多点模具目标型面的构造方式。以双曲抛物面曲面件为研究对象，通过数值模拟研究了横向型面过渡方式对成形结果的影响，结果表明：无论是使用上顶式还是下落式多点模具目标型面构造，均能有效抑制皱纹的产生。针对渐变型面拉伸成形中存在的回弹问题，研究了基于位移调整方法的模具型面修正方法对成形精度的影响，结果表明：通过基于位移调整的模具修正方法进行一次模具型面补偿即可显著提高成形精度，当补偿因数为1.1时，模拟件的成形精度最高，可使模拟件成形区约90%区域的成形误差小于1mm。

（6）探讨基于软件自带剖面操作命令和数值计算评估两种板料与模具贴合度评价方法的优缺点，指出：本书由于不需要定量评估板料与模具贴合程度，故采用基于软件自带剖面操作命令的方法评估板料的贴模度。以聚氨酯橡胶板为例研究了弹性垫硬度对成形结果的影响，结果表明：弹性垫硬度过小会导致成形件产生较大的形状畸变、弹性垫硬度过大会导致成形件产生较大的应变，因此在保证板料与模具顺利贴合的前提下应选择硬度相对较大的弹性垫。在弹性垫硬度和总厚度相等的前提下，研究了弹性垫层数对成形结果的影响，结果表明：弹性垫层数越多（单层厚度越小），位于模具边缘的弹性垫越容易失稳进而导致较大的局部成形误差，而使用1层弹性垫又会导致位于模具边缘的弹性垫与模具的贴合困难；使用2层单层厚度为20mm或4层单层厚度为10mm的聚氨酯橡胶板均能获得较为理想的成形结果。建立板料-弹性垫、弹性垫-弹性垫和弹性垫-多点模具之间摩擦系数对成形精度影响的三因素三水平正交试验，分析了使用2层和4层弹性垫时各接触对之间摩擦系数对成形精度的影响，结果表明：弹性垫-多点模具之间的摩擦系数对成形精度的影响最为显著（摩擦系数越大标准偏差越小、成形精度越高），板料-弹性垫、弹性垫-弹性垫之间摩擦系数对成形精度影响的显著程度依次降低。

（7）介绍了柔性拉压复合成形原理和成形特点。通过有限元模拟详细研究了预拉伸和包覆力等工艺参数对成形质量的影响。最后进行了试验验证，以评估柔性拉压复合的成形性能。结果表明：预拉伸力和包覆力是柔性拉压复合成形的2个主要工艺参数。具体地说，预拉伸力对成形质量既有积极的影响，也有消极的影响，即较大的预拉伸力可以有效地消除起皱缺陷，但也会降低成形精度。因此，在选择预拉伸力时，应考虑抑制起皱缺陷和减少回弹两个方面。另外，较小的包覆力会导致起皱缺陷或材料不稳定，而过大的包覆力会导致较大的偏差。因此，在抑制起皱缺陷和减少回弹的前提下，应选择中等的包覆力。最后基于试验证实，与多点成形相比，柔性拉压复合成形在抑制大型钣金件起皱缺陷方面具有优越的性能。