精密沖裁工藝機(jī)理的研究.pdf

1、精沖技術(shù)發(fā)展至今大都仍基于試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)。眾所周知：精沖設(shè)備和精沖模具使變形區(qū)內(nèi)的靜水壓應(yīng)力增加，從而提高了材料的塑性，提高了剪切面的質(zhì)量?，F(xiàn)實(shí)中的精沖工藝參數(shù)是可行的，是否也是最優(yōu)的?要回答這些問(wèn)題，必須研究精沖工藝參數(shù)與剪切區(qū)內(nèi)的靜水壓應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。精沖試驗(yàn)可以直觀地獲得精沖工藝參數(shù)與沖裁面質(zhì)量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是由于在精沖加工過(guò)程中材料的變形僅限于很小的區(qū)域內(nèi)，難以用試驗(yàn)的方法直接獲得剪切變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)信息，也就無(wú)法獲得精沖工藝參

2、數(shù)與剪區(qū)靜水壓應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用有限元方法，建立精沖過(guò)程的有限元數(shù)值模型是獲得相關(guān)信息的有效途徑，能夠定量地給出精沖工藝參數(shù)靜水壓應(yīng)力與各工藝參數(shù)的關(guān)系，從而可對(duì)精沖工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 在綜合查閱、消化及吸收大量國(guó)內(nèi)外精沖技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，本文采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法來(lái)研究精沖工藝的機(jī)理，通過(guò)精沖試驗(yàn)得到精沖工藝參數(shù)與剪切面質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用數(shù)值模擬獲得精沖工藝參數(shù)與剪切區(qū)靜水壓應(yīng)力之間的相互關(guān)系。比較試驗(yàn)和模擬的結(jié)果

3、，驗(yàn)證有限元模型的正確性，進(jìn)而建立精沖工藝參數(shù)與剪切區(qū)靜水壓應(yīng)力之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)精沖過(guò)程的有限元預(yù)測(cè)的工藝參數(shù)優(yōu)化。 本文研究精沖過(guò)程中V形壓邊圈不同齒距、不同壓邊力、不同反壓力和不同間隙(約料厚的0.1％～1％左右)對(duì)精沖質(zhì)量的影響。試驗(yàn)[35]采用直徑為Ф16mm、厚度為2.9mm45鋼圓形零件為研究對(duì)象，對(duì)V形壓邊圈齒距、相對(duì)間隙、壓邊力和反壓力如何影響精沖件質(zhì)量分別進(jìn)行了研究，也為有限元模型的校核奠定了基礎(chǔ)。

4、本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析研究了V形齒圈齒距分別為2.4mm、3.2mm、4.1mm、5.0mm、7.6mm，相對(duì)間隙為0.1％S、0.7％S、1.3％S(S為料厚)，壓邊力0KN、20KN、40KN、60KN和反壓力為0KN、20KN、40KN、60KN對(duì)精沖件質(zhì)量的影響，針對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)建立了相應(yīng)的有限元模型，然后用DEFORM-2D對(duì)精沖過(guò)程進(jìn)行了模擬，在模擬計(jì)算中，分別以壓邊圈、壓邊力、反壓力和間隙作為變量，每次只改變一個(gè)參數(shù)而保

5、持其余參數(shù)不變，從而得到這個(gè)參數(shù)對(duì)精沖工藝的影響。通過(guò)模擬，直觀的了解到變形體在精沖過(guò)程中的靜水應(yīng)力場(chǎng)的分布情況，分析了靜水壓應(yīng)力與剪切面裂紋產(chǎn)生的關(guān)系。 研究發(fā)現(xiàn)：最佳相對(duì)齒形距離(齒距與料厚的比值)為1.1，比文獻(xiàn)[35]中給的1.5小，從而提高了材料的利用率，相對(duì)間隙＜=0.7％S(S為料厚)，沖裁力∶壓邊力∶反壓力為10∶4.8∶2.2時(shí)可得到質(zhì)量較好的沖裁件。該結(jié)論對(duì)于揭示精沖工藝的機(jī)理，指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)與優(yōu)化工藝具有重要