IT制件精密冷锻级进模的研究与开发

摘要

IT产品是信息产业的基础。IT产品中精密五金零件(IT制件)的制造水平以及生产效率对IT产品使用性能的发挥、集成化程度的提高以及制造成本至关重要。随着IT产品性能、集成度、微型化的不断发展,IT制件外形与性能的要求也不断提高,其中一个重要方面就是对制件不等壁厚(体积成形)特征的需求越来越多。实现这些特征的成形,精密冷锻工艺是首选方法。精密冷锻工艺也称精密塑性体积成形,它是在传统塑性加工基础上发展起来的一项新技术,具有成形精度高,强度好,材料消耗少,成本低等优点。但是,目前精密冷锻成形主要还是靠单工序模具实现,难以满足IT制件生产中对于效率以及成本的要求。 精密级进冲压技术是IT制件生产的核心技术之一,是一种高效率、高精度的先进制造技术。但是,在精密级进模中实现冷锻工艺还存在一系列技术难题,这在相当程度上限制了IT产品性能的提高和成本的降低。 本文结合金属塑性成形理论,使用有限元模拟与工艺试验相结合的方法,对IT制件精密冷锻级进模的成形工艺方案、零件承载方式、工艺参数优化以及模具结构等方面进行了研究。内容包括：(1)在小飞边模锻方案的基础上,提出了更适合零件采用级进模进行冷锻成形的闭塞式模锻成形方案,并制定了闭塞式成形+开式整形的工艺路线。(2)对冷锻级进模料带的工件承载方式进行了研究,提出了适用于冷锻级进模的多边形桥接零件承载方式。(3)运用基于有限元分析的正交试验方法研究闭塞式模锻成形中各项工艺参数对于成形效果的影响趋势,并应用目标函数拟合的优化方法对其工艺参数进行了优化。(4)通过工艺试验对工艺研究以及工艺参数优化的结论进行了验证。(5)精密冷锻级进模的结构进行了研究。开发出适应多种形状特征的新型定距定位机构,并给出了闭塞式模锻成形条件下的压料力的核算公式。 本文所进行的研究与开发,为实现在IT制件精密级进模中进行实现冷锻成形时所遇到的技术难题给出了部分解决方案,不仅提高了生产效率、降低成本,而且也扩大了精密级进模的应用范围,对具有体积成形特征的精密IT制件使用级进模生产具有借鉴意义与指导作用。

目录

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2课题背景与研究意义

1.3课题国内外研究现状

1.3.1精密高速级进模冲压技术的研究现状

1.3.2精密冷锻技术的发展

1.3.3 IT制件精密冷锻级进模的研究现状与技术难点

1.4课题来源及主要研究内容

第二章冷锻工艺的有限元模拟方法

2.1引言

2.2刚塑性材料模型

2.3刚塑性有限元法的基本方程

2.4刚塑性材料的变分原理

2.4.1 Markov变分原理

2.4.2不完全广义变分原理

2.5刚塑性限元计算中的摩擦边界条件

2.6有限元网格的重划分技术

2.6.1网格重划分判断准则

2.6.2新有限元网格的重新生成

2.6.3新旧网格系统之间的状态参量传递

2.7 DEFORM-2D/3D简介

2.8本章小结

第三章IT制件精密冷锻工艺方案的研究

3.1引言

3.2研究案例及其工艺分析

3.2.1研究案例简介

3.2.2采用级进模的冷锻工艺设想

3.3精密冷锻成形工艺方案及有限元分析

3.3.1成形工艺方案的提出

3.3.2小飞边模锻方案的有限元分析

3.3.3闭塞式模锻方案的有限元分析

3.4精密冷锻成形工艺方案对比分析

3.4.1金属充填能力的对比分析

3.4.2成形力的对比分析

3.4.3模具结构的可行性对比分析

3.4.4冷锻成形工艺路线的确定

3.5精密冷锻级进模工件承载方式的研究

3.5.1零件承载方式设计方案

3.5.2需用压料力的对比分析

3.6研究案例结果分析

3.6.1案例的传统工艺分析

3.6.2采用级进模进行精密冷锻的工艺分析

3.7本章小结

第四章IT制件精密冷锻级进模冷锻工艺的参数优化研究

4.1引言

4.2闭塞式模锻工艺的正交试验研究

4.2.1正交试验方案

4.2.2正交试验结果及分析

4.3工艺参数的优化

4.3.1工艺参数优化路线

4.3.2原始工艺参数组与优化对象的选取

4.3.3原始工艺参数组的有限元模拟

4.3.4飞边槽高度的优化

4.4工艺试验

4.4.1试验模具

4.4.2试验压力机

4.4.3试验结果及分析

4.5本章小结

第五章精密冷锻级进模的开发

5.1引言

5.2工序排样设计

5.2精密冷锻级进模模具结构的选用

5.2.1精密级进模结构的特点

5.2.2精密级进模典型结构形式

5.2.3精密冷锻级进模结构的开发及其特点

5.4定距定位机构设计

5.4.1级进模常见定距定位方式

5.4.2精密冷锻级进模新型定距定位机构的开发

5.5卸料与压料机构设计

5.5.1模具卸料压料机构的组成

5.5.2压料力核算与弹性元件的选用

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢