精密冲压件冲裁断面质量控制及模具磨损研究

摘要

多工位精密冲压级进模具有生产效率高、投入设备少、生产成本低等诸多优点，使其在汽车电子、IT电子、航空电子等领域均有广泛应用。而冲裁工艺作为此类模具设计过程中最重要的冲压工艺之一，其工艺参数设计的合理性，不仅关系到产品最终的成形质量，还关系到冲压设备以及冲压模具的寿命。
　　本文主要对精密冲压件级进模冲压成形中所涉及的冲裁工艺及模具磨损进行了研究，以某电子连接器中的精密冲压件作为研究对象，借助有限元仿真软件DEFORM分析冲裁过程中不同工艺参数对冲裁件断面质量以及磨损量的影响规律，并对其影响因素实现有效控制，对指导实际生产具有一定的工程应用价值。本文研究的主要内容如下:
　　首先，根据金属塑性成形力学理论基础，对冲裁过程中板料的力学状态进行了分析，并探讨断面光亮带与毛刺带的形成机理;确定以制件光亮带相对长度和毛刺相对高度作为冲裁件质量优劣的判定依据。
　　其次，根据精密冲压件实际冲裁过程建立有限元仿真模型，对冲裁过程中不同阶段的板料应力-应变进行分析;采用有限元仿真技术与实验相结合的方法，确定了能准确模拟板料成形过程的断裂阀值;研究了几个重要工艺参数对制件断面质量的影响规律，并通过正交优化法确定较优工艺参数组合，为后续模具磨损研究确定合适的工艺参数范围。
　　然后，对冲裁过程中模具受力及摩擦磨损进行分析，说明凸模刃口侧壁由于受到较大的法向压应力且与板料存在相对滑动，故磨损最为严重;采用DEFORM软件对冲裁模具磨损进行数值模拟分析，研究了各个工艺参数对模具等效应力分布和模具磨损量的影响规律，并根据各因素与模具磨损量间的关系，基于MATLAB建立了能够准确预测模具磨损的预测模型，该模型能够为级进模模具设计提供可靠的依据。
　　最后，根据上述研究结果，完成多工位精密级进模的设计，并采用优化后的工艺参数组合进行冲裁试验，验证有限元法优化工艺参数的可行性以及模具磨损预测模型的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 精密级进模冲压技术概况

1．2．1 精密级进模冲压技术简介

1．2．2 精密级进模冲压技术难点

1．3 国内外研究现状

1．3．1 精密冲压件冲裁工艺的研究现状

1．3．2 精密冲压件冲裁成形有限元仿真技术的研究现状

1．3．3 精密级进模冲藏模具磨损的研究现状

1．4 本文研究的主要内容及技术路线

1．4．1 本文主要研究内容

1．4．2 本文研究流程

第二章 金属塑性成形及有限元基础

2．1 引言

2．2 冲裁变形过程分析基础

2．2．1 塑性成形力学基础

2．2．2 板料冲藏变形受力分析

2．2．3 金属板科韧性断裂

2．3 冲裁过程模具磨损分析

2．4 有限元分析法概述

2．5 本章小结

第三章 精密冲压件冲裁断面质量研究

3．1 引言

3．2 冲裁工艺分析

3．3 冲裁断面质量优劣的判定

3．3．1 断面组成分析

3．3．2 冲裁件尺寸精度分析

3．4 冲裁工艺数值分析

3．4．1 有限元仿真模型建立

3．4．2 冲裁变形过程及应力应变分析

3．4．3 制件断面质量影响因素分析

3．5 冲裁工艺参数正交优化

3．5．1 正交优化法简介

3．5．2 正交表的构造

3．5．3 正交结果分析

3．5．4 优化后组合方案

3．6 本章小结

第四章 精密冲压件冲裁模具磨损研究

4．1 引言

4．2 模具磨损的理论模型

4．3 冲裁过程模具受力分析

4．3．1 冲裁模具受力解析分析

4．3．2 冲裁模具受力仿真分析

4．4 冲裁级进模具磨损影响因素分析

4．3．1 冲裁间隙值对模具磨损的影响

4．3．2 刃口圆角半径对模具磨损的影响

4．3．3 冲裁速度对模具磨损的影响

4．3．4 摩擦系数对模具磨损的影响

4．5 模具磨损预测模型

4．6 本章小结

第五章 冲裁加工实验验证

5．1 引言

5．2 级进冲压试验条件

5．2．1 试验设备

5．2．2 模具结构

5．2．3 模具磨损检测原理

5．3 实验内容

5．3．1 实验方案

5．3．2 实验结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间承担科研情况及主要成果