既然是在教育類出現的題，就先給妳物理版的
壓邊力(BHF-blank holder force)是薄板零件成形過程中的壹個重要的工藝參數。壓邊力的主要作用是用來產生摩擦阻力，以增加板料中的拉應力、控制材料的流動、避免起皺。壹般來說，壓邊力過小，無法有效地控制材料的流動，板料很容易起皺；而壓邊力過大，雖然可以避免起皺，但拉破的趨勢會明顯增加，同時模具和板料表面受損可能性亦增大，影響模具壽命和板料成形質量。
下面是模具書的前言：
壓邊力優化控制研究
摘 要：壓邊力是板料成形過程的重要加工條件，它在整個的加工過程中實際上是壹個不斷變化的量。在詳細分析和研究BHF的預測和控制思想的基礎上，提出了壹個BHF優化控制方案。
關鍵詞：壓邊力； 優化控制； 缺陷
分類號：TG301 文獻標識碼：A
文章編號：1001-4934(2000)02-0047-05
Abstract：BHF is a important factor in sheet metal forming. In fact it is a variation in entire punch stroke. This paper puts forward a BHF optimized control project, based on the labor and investigation of predict and control of BHF.
Key words：BHF； optimized control； defect▲
0 引言
壓邊力(BHF-blank holder force)是薄板零件成形過程中的壹個重要的工藝參數。壓邊力的主要作用是用來產生摩擦阻力，以增加板料中的拉應力、控制材料的流動、避免起皺。壹般來說，壓邊力過小，無法有效地控制材料的流動，板料很容易起皺；而壓邊力過大，雖然可以避免起皺，但拉破的趨勢會明顯增加，同時模具和板料表面受損可能性亦增大，影響模具壽命和板料成形質量。
1 傳統的壓邊力控制思想
在壹般拉伸成形中，當壓邊力增大時，法蘭阻力也增加，從而成形極限就降低。但壓邊力的作用本來是為了防止法蘭(凸緣)產生皺紋，所以只要施加必要的最低限度的壓邊力就可以了。因此傳統理論認為壓邊力在實際操作中調整到適當大小即可，特別精確地掌握壓邊力的影響是沒有必要的［1］。
壹般講，毛坯嚴重失穩起皺後，由於無法繼續通過凸模與凹模之間的間隙而被拉破。為解決拉伸過程中失穩問題，需要在模具上安裝壓邊裝置。通常壓邊裝置不外有兩種：剛性壓邊裝置和彈性壓邊裝置。剛性壓邊裝置只能在雙動沖床上進行，在此暫不討論。彈性壓邊裝置最常見的是橡膠、彈簧和氣墊。前兩種由於壓邊力隨沖床行程變化而變化，對於拉伸較深的制作不利。而氣墊的使用雖然使壓邊力隨沖床行程變化很小，但壹般較小的沖床都不加裝，其結構又比較復雜如需要附設氣源等，故而應用同樣受限制。利用液壓機的頂出機構進行壓邊的方法目前應用廣泛。文獻［2］作者把所在工廠的本來只用作頂出機構的頂出缸稍加改進用於壓邊，並根據拉伸件的變形情況，通過機構中的溢流閥做簡單調節，用以尋找壹最佳工作點。這實際上是加工過程中壓邊力恒定的壹種情形。
文獻［3］提出了以彈簧或橡膠作為彈性元件壓邊，可提供常壓邊力的新結構。采用這種壓邊方式，不僅可以使壓邊力在拉伸過程中保持不變，並可從0至最大設計和調節壓邊力的範圍，以適用於不同厚度板坯的壓邊。比作者先前的工作［4］又有了新的進展。
文獻［5］中的作者在談及不銹鋼拉深模具的設計準則時所使用的依然是傳統的壓邊力調節思想：可通過松緊螺絲來調節壓邊力的大小。
梁善德等人設計的新模具的壓邊力提供方式與傳統液壓設備不同［6］。傳統拉伸模的拉伸力由液壓缸提供，壓邊力由頂出缸提供，而新模與之相反。新模具雖然在應用中有些限制，但使啤酒桶內膽的成形由兩道拉伸實現了壹次拉伸成形，生產效率有所提高。
2 現代壓邊力控制思想
2.1 BHF預測研究
BHF的控制基於BHF的預測研究，預測研究的主要目的是確定BHF的優化控制曲線。預測拉伸成形BHF優化控制曲線的傳統方法主要有兩種：試驗法和理論計算方法。近年來又有人把ANN和Fuzzy等AI理論引入BHF最佳控制曲線的預測研究，取得了壹定成果。
拉伸件成形過程的智能化控制系統主要由監測、識別、預測和控制這四個基本要素構成。在拉伸過程的智能化控制中，最佳工藝參數的預測最終歸結為壓邊力變化規律的確定，而得到壓邊力變化規律的理論依據是確定起皺和破裂臨界條件［7］。
2.1.1 試驗法研究BHF優化控制曲線
本方法的思路是對多個預測模型進行拉伸試驗，通過大量數據描點繪圖以得到該種材料失穩區域的圖形，依此並基於坯料不失穩和拉伸程度最大(充分拉伸)等兩條原則，結合拉伸件實際尺寸來定出BHF的最優控制曲線。具體的試驗方法有多種，可根據試驗條件、可靠性和可重復性等原則來選取。比如測定拉伸毛坯側壁起皺的試驗方法大致可以選用圓錐及角錐拉伸試驗；而測壁裂區域的方法可以選用切角毛坯盒形件拉伸試驗等。
Yossifon等人通過對AL1100-0坯料的系列試驗得出結論［8］：優化BHF曲線是與不失穩的最小值邊界相對應的，也即BHF剛好保證了不起皺。Kergen和Jodogre用基於測量模具和壓邊圈間隙的起皺試驗，得到了最優BHF曲線和最小BHF值。
2.1.2 BHF曲線的理論計算方法
當板材的塑性變形不能穩定進行時，將出現起皺或破裂。理論求解塑性壓縮失穩問題時，為了簡化計算求得近似解答，大多采用能量法。應用能量法求解，只要撓曲表面假設適當(即使所設曲面不甚符合實際情況)，就能得到正確答案，且誤差也非常小。對於軸對稱曲面形狀零件，由於拉伸時法蘭變形區的變形特點和起皺方式與筒形件拉伸時相類似，故完全可以采用類似的方法分析［7］。
壹般而言，法蘭起皺時能量的變化主要有三個方面：(1) 法蘭失穩起皺波紋隆起所需的彎曲功；(2) 法蘭失穩起皺後，因周長縮短切向應力釋出的能量；(3) 波紋隆起時壓邊力所消耗的功，文獻［7］從能量原理出發，推導出了考慮摩擦影響時軸對稱件拉伸過程中法蘭失穩起皺的臨界壓邊力。分析了摩擦系數、毛坯相對厚度等主要因素對法蘭失穩起皺臨界壓邊力的影響，為拉伸過程的智能化控制提供了預測最佳壓邊力規律的理論依據。
文獻［10］給出了在圓筒形件拉伸時防止法蘭起皺所需要的最小壓邊力公式。其中包括由試驗方法和半理論方法得到的理論計算公式。
K.Manabe等人基於塑性理論模型給出了各向異性板坯材料的破裂極限力和起皺極限力理論計算公式。可以由這兩個公式直接近似推出BHF最優控制曲線［11］。
文獻［12］也給出了壓邊圈上的單位壓邊力公式，但考慮的因素相對較少。
同樣基於理論公式建立的數學模型，Sim和Boyce用FEM方法得到軸對稱杯形件成形的數值結果，進而得到了BHF控制曲線［8］。
2.1.3 BHF的人工智能(AI)方法研究
文獻［11］的作者K.Manabe等人在1993年曾經用ANN方法研究了各向異性材料的材料特性以及坯料和模具間的摩擦系數μ。但是假設拉伸過程中μ值恒定，故而結論誤差較大。在文獻［11］中，摩擦系數μ被視為拉伸過程變量，符合實際成形的真實過程。文中為使所建立的控制系統適用於未知材料，設定沖壓力和BHF等五個量作為輸入，輸出值為材料的三個重要參數：n值(硬化指數)、r值(各向異性指數)和F值(材料其他性能綜合指數)，為隨後控制過程的準確完成奠定基礎。
在95年和97年的研究工作中，K.Manabe等人還曾把模糊技術用於類似的分析過程，取得了理論上可行的結果，由於該模糊系統的運行效率等問題，使得要應用於實際生產還需進壹步深入研究。
2.2 BHF控制研究
如上所述，從理論上講壓邊力在拉伸各階段是變化的，實際生產中，壓邊力的調整主要依靠經驗，因此這方面的工作很有待於加強。根據Musrafa A. Ahmetoglu應用SHEET FORM軟件計算的杯形零件BHF、沖壓力隨拉伸行程的變化曲線，同樣可以得出結論：最佳的BHF不是壹個定值，而是壹個不斷變化著的數值［13］。
文獻［14］綜合國外控制壓邊力的方法是利用帶組合式壓邊圈的試驗模具，以在拉伸件凸緣的不同部分建立大小不同的力。若同時借助隨動傳感器按拉伸深度(壓力機的劃塊行程)測量材料的移動值，則可以獲得可用於控制用的BHF經驗曲線。
為改變壓邊圈和凹模表面間的壓邊力、控制材料的應變過程，要采用下列方法：
(1) 改變板坯的尺寸和形狀；(2) 利用拉延筋；(3) 改變兩摩擦系內的摩擦力；(4) 調節壓力機或模具液壓墊內的壓力。建立可控壓邊圈，可降低工藝條件不穩定因素的影響，如毛坯尺寸的差別等。采用反饋系統來控制壓邊力，在拉伸過程中當輸入參數變化時可自動進行修正，進壹步可發展成完善的自適應控制系統。
為配合BHF的自適應控制，國內外(主要是國外)發展了多種不同的、產生壓邊力結構和系統［13］：(1) 德國壓力機制造商Schuler制造的多作用液壓控制系統可以在成形復雜零件時，針對不同位置的需要，施加不同的壓邊力。(2) 帶拉延筋的壓邊圈設計，特點是壓邊力可根據需要進行控制，並且壓邊力的需要量較小，不易產生導致模具損壞過大的正壓力，而這些問題在傳統的壓力機中大量存在。
國外對BHF的控制研究進行得廣泛而深入。根據Havranek的關於起皺及FLD安全區的理論，Hardet和Lee較早地提出了兩套閉環控制方案為每壹個沖壓樣品提供足夠的偏壓以避免由於成形中出現的非正常變形而引起起皺失穩，但這壹方法未能避免破裂失穩。
第壹套控制設備也由Hardet和Lee設計，用來得到恒定的BHF，BHF自始至終被保持在不起皺的最小值上以防破裂。隨後Hardet又單獨繼續了此項研究工作，它通過壹個PI控制器，利用反饋值來控制給壓邊圈施力的伺服閥。作者用冷軋鋼板成形杯形件，作了大量試驗。
Yossifon等人在可變BHF領域作了進壹步研究。他們通過對AL1100-0坯料的壹系列試驗得到“BHF—沖程”圖，進而確定了控制方案。
不久前，本行業著名的Siegert(德國)教授和Ziegler等人采用壹種類似於脈沖曲線的BHF控制曲線對BHF進行控制研究，得到了成形過程中摩擦力的影響分析。Wang和Majlessi對方盒拉伸的BHF控制進行研究，他們的壓邊圈由八塊分段的板組成，四個邊各有壹塊，四角亦各有壹塊。
為了檢驗以上這些BHF局部調節辦法的有效性，多種改進型沖壓過程控制設備大量湧現。德國Stuttgort大學的金屬成形技術研究所研制了壹種自適應單動壓力機(包括很多獨立工作和控制的液壓缸)。這種機構再加上Siegert等人設計的多段壓邊圈裝置之後，被認為是優化閉環BHF控制的基本結構。類似結構的雙動壓力機由美國Michigen技術大學的Saeedy和Majlessi研制成功。
Murata和Matsui近期的研究結果表明使用分段壓邊圈的結構，即使角部和邊上的BHP保持定常時，分段壓邊圈還是要比剛性的單片壓邊圈所得到的產品的拉伸深度大。
Mustafa A. Ahmetoglu［15］提出多點控制壓邊力，使之成為時間(或壓機行程)和位置的函數，來提高非對稱零件的拉伸性能。並用他的實驗裝置進行了實驗分析。日本的尼桑汽車和美國俄亥俄大學合作，用相似模擬的方法進行了汽車擋泥板成形中壓邊力控制的研究［16］。
3 當前BHF控制曲線研究前沿方向
當前，國內外在BHF的預測和最優控制研究中尚存在諸多未知或不十分清楚的地方，有些結論甚至相互矛盾。比如前文中提到的Hardt等人研究得到最優的而且是恒定的BHF控制曲線並發現這種幾乎為定值的BHF控制曲線並無實際應用的意義［8］，但究竟是上升趨勢的BHF控制曲線好還是下降趨勢的BHF控制曲線更具現實意義尚無定論。可能主要是因為試驗毛坯情況以及加載歷史或變形路徑等復雜因素差異的影響，諸多學者經試驗各自得到的結論也各不相同，有待做量化的工藝參數分析以從中總結出更為本質的規律。
與此同時，從國內外的文獻來看，AI在BHF的預測和最優控制研究中的應用尚處於起步階段，同樣有待進壹步推廣和深化。
總之，基於AI理論和自動控制理論，綜合考慮BH形變等因素影響的BHF優化控制方法研究，是當前金屬板料塑性加工領域的研究方向之壹。