厚钢板冲裁机理及凸模失效研究

发布时间：2017-10-27 07:15

  本文关键词：厚钢板冲裁机理及凸模失效研究

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【摘要】：随着现代冲裁技术的发展，厚钢板冲裁越来越广泛地应用在各种机械加工中，厚钢板冲裁零件不仅具有足够的强度、刚度和韧性，而且质量稳定，能够提高零件的使用寿命。厚钢板冲裁适合大批大量生产，能够提高劳动生产率，降低生产成本。但是由于厚钢板冲裁加工过程中，凸模的工作环境恶劣，受力不均，磨损严重，导致在使用过程中，凸模经常发生崩刃、折断、磨损、弯曲等各种失效，凸模的寿命严重制约着厚钢板冲裁的使用及其发展。 通过对冲裁过程中的冲裁机理进行分析研究，发现冲裁间隙对冲孔件断面质量和凸模的磨损量、凸模的受力影响较大，凸模刃口圆角对上述因素也有影响，具体研究内容如下： 本文选择厚度t=8mm，材料AISI-1010钢的板料，凸模材料为AISI-D2钢，冲孔直径为d=15mm，分析不同的冲裁间隙和不同的凸模刃口圆角，对冲孔板料的断面质量，凸模磨损量和凸模的受力分析的影响；以及不同的凸模初始硬度，对凸模的磨损量的仿真分析的影响，并运用有限元分析软件Deform-3D进行仿真分析。 通过对各个冲孔成形参数对冲孔件断面质量的影响分析，发现冲裁间隙和凸模刃口圆角对冲孔件断面质量的影响最大，提出解决方案，建立冲孔件断面质量的仿真模型，通过对冲裁间隙和凸模刃口圆角的仿真分析，找出冲孔坯料断裂时，凸模的最大行程分别与冲裁间隙和凸模刃口圆角的关系。得出当冲裁间隙C=0.846mm左右时，凸模的刃口小圆角R=0.190mm左右时，冲孔件的断面质量最佳。 对模具磨损进行分析，发现冲裁间隙、凸模刃口圆角、凸模的初始硬度对凸模磨损影响较大，拟出凸模磨损量仿真的技术路线，建立凸模磨损量分析的仿真模型，通过对冲裁间隙、凸模刃口圆角、凸模的初始硬度等参数对凸模磨损量影响的仿真分析，找出凸模的最大磨损量分别与上述各成形参数的关系，发现当冲裁间隙为C=0.852mm左右时，凸模刃口圆角为R=0.231mm左右时，凸模的最大磨损量值最小，同时凸模的最大磨损量随着凸模的初始硬度的增大而减小。 通过对凸模受力的理论分析，提出凸模受力分析的方案，建立凸模受力分析的仿真模型，通过对冲裁间隙、凸模刃口圆角对凸模的受力的影响进行分析，找出凸模的最大主应力与上述各参数的关系，发现当冲裁间隙C=0.950mm左右时，R=0.354mm左右时，凸模的最大主应力值最小，此时凸模的受力状态最佳。 对于厚度t=8mm的厚钢板，在冲裁过程中，由于凸模磨损的存在，故应该选择冲裁间隙为C=0.846mm，凸模刃口圆角半径R=0.190mm，，此时，冲裁性能最优。 通过对冲孔件断面质量、凸模的磨损量、凸模的受力进行分析，提出解决厚钢板冲裁过程中凸模失效问题的解决方案，提出了5种改进凸模结构的方案，并通过仿真比较，发现内球面凸模综合性能最好，为以后生产加工中，凸模的设计和研究提高了极具价值的参考意义。
【关键词】：厚钢板冲裁 凸模失效 断面质量 磨损量 最大主应力
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 选题背景及研究意义12-14
• 1.2 相关研究的国内外现状14-16
• 1.3 论文研究的内容16-18
• 第2章 厚钢板冲裁机理分析18-28
• 2.1 研究课题18-19
• 2.2 冲裁过程19
• 2.3 冲裁件的应力应变分析19-22
• 2.4 冲裁变形过程22-23
• 2.4.1 弹性变性阶段22
• 2.4.2 塑性变形阶段22
• 2.4.3 断裂分离阶段22-23
• 2.5 冲裁件的断面质量分析23
• 2.5.1 断面特征23
• 2.5.2 冲裁件的尺寸特征23
• 2.6 影响冲裁件质量的因素23-27
• 2.6.1 影响断面质量的因素23-26
• 2.6.2 影响冲裁件尺寸精度的因素26-27
• 2.7 剪切裂纹的形成27
• 2.8 小结27-28
• 第3章 冲孔件断面质量的有限元模拟28-48
• 3.1 厚板冲孔数值模拟方案确定28
• 3.2 Deform-3D 软件简介28-29
• 3.3 断面质量冲裁过程的模拟29-47
• 3.3.1 几何模型的建立29-31
• 3.3.2 材料的设置31
• 3.3.3 后处理31-37
• 3.3.4 成形参数对冲裁制件断面质量产生的影响37-47
• 3.4 小结47-48
• 第4章 凸模磨损及受力仿真分析48-68
• 4.1 磨损简介48
• 4.2 Archard 粘着磨损模型48-49
• 4.3 凸模的磨损仿真49-61
• 4.3.1 磨损模型的建立50
• 4.3.2 磨损模型的参数设置50-52
• 4.3.3 后处理52-61
• 4.4 模具受力分析61-67
• 4.4.1 模型的建立61-62
• 4.4.2 后处理62-67
• 4.5 小结67-68
• 第5章 凸模的结构优化与仿真分析68-78
• 5.1 凸模结构改进68-70
• 5.2 冲裁件的断面质量70-72
• 5.3 凸模的磨损分析72-73
• 5.4 凸模的受力分析73-76
• 5.5 小结76-78
• 第6章 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 参考文献80-84
• 作者简介及科研成果84-86
• 致谢86

【参考文献】

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本文编号：1102463