基于伺服压机的304不锈钢冲压成形工艺及数值模拟的研究

发布时间：2017-11-21 01:24

  本文关键词：基于伺服压机的304不锈钢冲压成形工艺及数值模拟的研究

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【摘要】：近年来,随着“轻量化”概念的提出,高强度钢板和轻质材料得到了广泛的应用[1]。同时,其成形机理及新工艺、新技术的研究正迅速发展,这就对成形设备提出了更高的要求。伺服压力机具有柔性化、智能化和加工精度高等特点,可以有效的提高产品成形性能,实现优化工艺和提高产品质量的目的[2]。304不锈钢板常温下的塑性变形能力一般,其成形需要很大的载荷并且容易产生破裂、起皱、时效开裂等缺陷,导致零件尺寸和形状稳定性变差。传统的冷冲压方法难以实现,热冲压工艺是解决上述问题的一种先进成形工艺。本文选用厚度为0.28mm的304不锈钢薄板作为研究对象,分别通过热拉伸实验、数值模拟以及冷、热冲压实验验证的方法对304不锈钢薄板的冲压成形工艺进行研究。首先选用AG-25TA电子万能试验机对304不锈钢进行高温拉伸实验,获得不同温度条件下304不锈钢的力学性能。同时,根据负载与位移的关系曲线绘制流变应力曲线,为数值模拟提供真实可靠的实验参数。再结合其微观组织研究304不锈钢薄板在热变形过程中的高温流变行为,研究结果表明随着温度的升高,304不锈钢的强度下降,塑性提高;应变量小于2.5%,在达到同等变形量的条件下,室温下材料变形所需要的应力远高于加热情况下所需应力,这表明只要适当地升高温度,这种材料的塑性就会大为改善。同时,对断口的形貌变化也进行了分析,结果表明当温度到达600°C时,材料的晶界明显弱化,断口蜂窝形态减少,断裂以沿晶断裂为主。利用有限元分析软件DYNAFORM对304不锈钢进行冷冲压仿真分析,确定304不锈钢成形极限尺寸和最佳成形工艺参数。再根据上述实验获得的真实应力应变曲线建立材料模型,对304不锈钢热冲压成形过程进行热应力耦合分析,得到了板料成形过程的应力应变和温度分布变化的情况,并分析了板料初始温度、压边力、凸模速度等工艺参数对304热冲压成形工艺的影响。通过二者的比较,确定出合理的冲压成形工艺条件,可以达到优化成形工艺参数的目的,为指导冷、热冲压实验和高强钢板料冲压成形工艺提供了合理的依据。结合数值模拟分析结果对304不锈钢分别进行冷、热冲压实验,利用伺服压机在工作的过程中可以实现短时间的滞留过程这一特点,实现对坯料的加热,有利于提高材料的塑性,而抗拉强度、变形抗力和回弹下降,易于材料成形,可以确保成形件的质量,同时也提高了模具的使用寿命。同时,对比冷、热冲压件进行比较,结果表明热冲压件较冷冲压件缺陷有所减少,成形极限有所提高。并且通过与实验结果对比看出,数值模拟结果具有较高的可信度。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386.1

【参考文献】

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本文编号：1209223