黄倩影 骆俊廷 范存杰 张春祥

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

颗粒或粉末介质软模成形（granules or powder flexible die forming，GFDF）工艺是采用颗粒或介质粉末来替代成形模具的凸模（granules or powder flexible punch forming，GFPF）或者凹模（granules or powder flexible cavity forming，GFCF），从而使零件在较为复杂的应力应变状态下得以成形的工艺［1－3］。与传统的软模成形工艺相比，颗粒或粉末介质成形［2－4］解决了流体介质、黏性介质的密封难题，有利于环保；颗粒或粉末介质在成形过程中具有内压非均匀分布的特点，可以通过控制压力的分布使材料在最有利的受力条件下变形，提高材料的成形极限；颗粒或粉末介质可重复使用。目前，针对颗粒或粉末软凸模板材半模成形工艺的研究较多［4－6］，而针对颗粒或粉末软凹模成形的研究较少。颗粒或粉末软凹模成形较软凸模成形具有如下优点：不需加工形状复杂的凹模型腔，降低了生产成本；无需每成形一次都重新加入颗粒或粉末介质，提高了劳动生产率，有利于自动化的实现。

笔者对颗粒或粉末介质软凹模成形进行了应力应变分析，推导出了变形时与颗粒或粉末接触的侧壁区域的应力和应变的计算公式，证明了颗粒或可压缩粉末软凹模成形工艺有利于改变侧壁区的应力和应变状态，避免成形制品破裂缺陷，提高板材的成形极限［7］。在上述研究的基础上，本文将颗粒运动的有限元模拟与物理模拟相结合，以探讨颗粒介质软凹模成形过程中颗粒运动的基本规律。

1 颗粒或粉末介质软凹模成形工艺

颗粒或粉末介质软凹模成形工艺可分为部分软凹模成形和全软凹模成形两种。……