提高织针针坯断面质量的研究

摘要

织针是针织设备上的核心成圈元件，用量大易耗损，对质量要求极高。目前，国内制针企业生产的织针质量普遍较差，高档的机用织针市场主要被进口品牌所占据。特别是高速经编机用槽针，只有德国的格罗茨公司能生产出。国产的经编机针尺寸精度和一致性普遍较差，断面粗糙不平整。国内学者和工程人员一直致力于提高国产织针的质量，而经编针主要是由钢带冲裁加工成的，且不便于通过后续加工来提高断面质量，所以它的冲坯质量对最终成品针的质量影响很大。对于其他可通过后续加工提高断面质量的织针，提高冲坯质量可以提高后续加工的定位精度，甚至省去后续加工，减少加工累计误差。
　　本文研究了国内制针行业急需改进的经编针冲裁断面质量问题，主要研究国内某织针生产企业的某一种型号的经编针及其冲坯模具，为了实现针坯的光洁冲裁，改进了针坯冲裁模具，利用DEFORM软件模拟预测最佳的凸凹模间隙和刃口圆角半径值，采用小间隙圆角刃口模具光洁冲裁基本原理，采用四导柱式模架和倒装式结构，增加了精密内导柱，增加了弹性反顶结构，进行冲裁实验，实现了织针针坯的光洁冲裁，并应用于实际生产。本研究主要作了以下工作：
　　1.结合经编针制造工艺确定针坯冲裁技术要求及其冲裁质量的评价。根据成品针的外形尺寸设计出针坯的外形，提高了针坯的设计精度，并改进了针坯头部的外形，从而提高了针坯头部的冲裁工艺性和后续打头工艺的效率。织针在应用场合、材料、形状方面的特点对针坯的尺寸精度和断面质量有特殊的要求，常用的冲裁件质量评价方法不完全适用，本文通过对针坯冲裁面光亮带及其表面粗糙度、锥度、塌角、毛刺和针坯尺寸精度的分析讨论，来评价针坯冲裁质量。
　　2.结合针坯冲裁工艺进行软件模拟和冲裁实验，确定凸凹模间隙大小对针坯的冲裁质量影响很大，间隙越小断面质量越好，尺寸精度越高，在零间隙时获得了最佳针坯冲裁断面。凸凹模刃口圆角半径大小对针坯塌角和毛刺有一定影响，刃口圆角半径越大，针坯塌角越大、毛刺越长，最佳的凸凹模刃口圆角始用半径为r=0.05mm。
　　3.设计了织针光洁冲裁模具。通过改进模具结构，大大提高了凸凹模的对模精度，提高了凸凹模间隙的均匀性。通过增加弹性反顶结构，在冲坯成形时增加了压料力，提高了材料的塑性，减少了针坯受到的弯矩，提高了针坯的平整度，提高了针坯的冲裁质量。减少了胀模力和刃壁磨损，提高了凹模的刃磨寿命和总寿命。
　　4.进行冲裁实验。实现了针坯的光洁冲裁，针坯冲裁质量显著提高。针坯尺寸精度高，主要尺寸公差控制在0.02mm以内，尺寸一致性好。针坯断面达到了全光亮，光亮带比例从普冲的19.6％提高到了94.2%，光亮带表面粗糙度达到Ra≈1.6μm，断裂、撕裂带比例从74.7%减少到了0。断面平直度好，冲裁面锥度从13.5°减少到了2.0°。冲裁毛刺总量减少，毛刺细长易清除，滚磨去毛刺时间从8小时/桶缩短到了4小时/桶，提高了生产效率。
　　5.应用于实际生产。根据国内制针企业的生产设备和制造水平，将设计的织针光洁冲裁模具应用于实际生产，实现了高速经编针的国产化，生产的高档经编针质量达到了德国织针的水平。

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第1章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2提高织针质量研究成果及尚存难点

1.3冲裁断面质量研究现状

1.4研究内容

第2章 针坯冲裁工艺和断面质量要求

2.1冲坯工艺设计

2.2冲裁件断面特征

2.3针坯断面质量要求

2.4本章小结

第3章 冲裁工艺的有限元仿真研究

3.1DEFORM有限元软件

3.2建模与参数设置

3.3模拟实验

3.4本章小结

第4章 模具的设计与制造

4.1光洁冲裁模具设计方案

4.2模具设计计算

4.3设备选型

4.4模具加工和装配

第5章 冲裁实验研究

5.1普冲针坯断面特征分析

5.2实验针坯断面特征分析

5.3冲裁毛刺

5.4光亮带粗糙度

5.5尺寸精度

5.6成品针断面

第6章 结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢