阶梯形刃口精密冲裁过程有限元模拟及实验研究

摘要

传统的精密冲裁工艺一般是指齿圈压板精冲，工艺过程复杂，需要价格昂贵的专用三动压力机，因而在实际生产中的推广应用受到了一定限制。因此，研究并开发可在普通压力机上实现精冲的工艺，是具有理论和实际意义的。阶梯形刃口精冲工艺，可以在普通压力机上实现，生产成本低。合理设计工艺参数，可以得到较高质量的精冲件。目前由于相关的研究工作很少，该工艺在实际生产中没有得到推广应用。 在分析了阶梯形刃口精冲机理的基础上，用有限元法系统地分析了正间隙、阶梯高度、阶梯宽度等阶梯形刃口的主要工艺参数，以及坯料余量等对冲裁过程的影响，为确定这些参数提供了依据。根据有限元分析结果，对模具正间隙、凸模刃口阶梯高度分别取0.04 mm、1.2 mm，相对负间隙在10％～30％范围内变化的不同情况进行了实验研究。实验材料为Q235钢板、紫铜板，板厚为3～8 mm。实验结果表明采用适当的工艺参数精冲件的断面光亮带可达100％。 研究结果表明，当阶梯形刃口模具的正间隙、负间隙、以及刃口阶梯高度分别按板厚的0.5％～2％、15％～30％、以及20％～30％取值时，可获得较为理想的断面光亮带，并便于制件的分离。

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第1章绪论

1.1引言

1.2冲裁件断面特征

1.2.1塌角

1.2.2撕裂带

1.2.3毛刺

1.3普通冲裁件与精冲件断面质量比较

1.4常用精密冲裁工艺简介

1.4.1齿圈压板精冲

1.4.2对向凹模精冲

1.5阶梯形刃口精密冲裁

1.6精冲工艺相关技术及发展现状

1.7选题的意义

1.8主要研究内容

第2章阶梯形刃口精冲工艺分析及相对间隙对光亮带的影响

2.1普通冲裁产生塌角的原因

2.2阶梯形刃口精冲工艺机理

2.2.1阶梯形刃口几何参数

2.2.2阶梯形刃口精冲工艺过程

2.3相对间隙对光亮带影响规律的实验研究

2.4本章小结

第3章阶梯形刃口精冲工艺有限元分析基础

3.1引言

3.2相关塑性理论

3.2.1屈服准则

3.2.2流动准则

3.2.3硬化准则

3.2.4弹塑性本构方程

3.3 ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit的选取

3.4阶梯形刃口精冲的有限元模型

3.4.1几何模型

3.4.2材料模型

3.4.3装配

3.4.4接触及摩擦

3.5网格划分

3.6断裂问题的处理

3.7本章小结

第4章阶梯形刃口精冲过程有限元模拟

4.1阶梯形刃口尺寸对冲裁过程的影响

4.1.1阶梯形刃口正间隙对冲裁过程的影响

4.1.2阶梯形刃口高度对冲裁的影响

4.1.3阶梯形刃口宽度对冲裁的影响

4.2坯料余量对冲裁的影响

4.3法兰制件阶梯刃口精冲模拟分析

4.4本章小结

第5章阶梯形刃口精冲工艺实验研究

5.1实验目的

5.2实验材料

5.3实验方法

5.4实验制件及实验模具

5.5实验结果及分析

5.5.1法兰件

5.5.2带孔坯料实验制件

5.5.3冲裁废料

5.5.4冲裁力行程曲线

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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