提高厚钢板小孔冲裁质量的工艺参数优化

发布时间：2020-03-20 00:04

【摘要】：为提高10钢厚板小孔(t/d≥1、t4 mm)的冲裁质量,研究厚板冲裁工艺参数材料厚度t、冲裁小孔直径d、凸凹模间隙c及摩擦因子m对冲裁成形质量的影响规律。通过数值模拟和正交试验设计相结合研究发现:影响相对光亮带长度最大的因素是凸凹模间隙,其次是板料厚度和小孔直径,摩擦因子的影响程度较弱;相对光亮带长度随着凸凹模间隙的增大而先增大后减小,随着板料厚度的增加而增加,随着小孔直径和摩擦因子的增加并未有较大的变化。综合分析,为了提高冲裁质量,优化的厚径比为1.1~1.5,凸凹模间隙选用(5%~10%)t。通过生产试验,模拟结果与试验结果相一致,冲孔成形质量好。
【图文】：

2有限元建模及分析2.1有限元模型建立以厚钢板冲裁质量为研究对象，以提高光亮带长度为研究目标，对各工艺参数进行优化，建立厚板小孔冲裁有限元模型。厚钢板材料为10钢，对应的牌号为AISI－1010，将厚钢板设置为塑性体，其余均设为刚体［7］。由于厚板小孔冲裁模型为轴对称，因此选择模具和坯料的1/8进行模拟。厚钢板材料网格数设为60000，并对断裂区域进行局部网格细化，有利于反映真实的变形，提高计算精度。材料断裂准则选用NormalizedCockcroft＆Latham［8］，断裂阀值取3.5。建立完成的有限元模型如图1所示。2.2冲裁质量分析为研究冲裁工艺参数对冲裁质量的影响关系，选用材料厚度为5mm、冲裁小孔直径为Φ4mm、凸凹模间隙为0.1mm和摩擦因子为0.20进行有限元分析，模拟结果如图2所示。由图2可看出，冲裁完成后孔底部毛刺太长，需要增加剔毛刺工艺，同时光亮带长度占板厚比例小，约为43%左右，这是由厚径比选用不合理和凸凹模间隙过小引起的，导致冲孔质量不能满足实际要求。因此，为了提高厚板小孔冲裁的质量，必须找出各成形工艺参数对图1厚板冲裁有限元模型(a)坯料局部细化图(b)有限元模型Fig.1FEMmodelofthickplatepunching(a)Localrefinementofblank(b)FEMmodel冲裁质量影响的主次关系，并选出较合理的成形工艺参数。图2厚板冲裁模拟结果Fig.2Simulationresultofthickplatepunching3冲裁工艺参数优化分析3.1冲裁参数优化试验设计影响冲裁质量的最主要的因素为材料厚度t、冲裁小孔直径d、凸凹模间隙c以及摩擦因子m这4个因素，为了找出最佳的厚板小孔冲裁工艺参数，选用正交试验设计进行试验，每个因素选取合适4个水平，结合正交表的选用原则，选择使用L16(45)第8期朱里红等:提高厚钢?

呐坪盼r軮SI－1010，将厚钢板设置为塑性体，其余均设为刚体［7］。由于厚板小孔冲裁模型为轴对称，因此选择模具和坯料的1/8进行模拟。厚钢板材料网格数设为60000，并对断裂区域进行局部网格细化，有利于反映真实的变形，，提高计算精度。材料断裂准则选用NormalizedCockcroft＆Latham［8］，断裂阀值取3.5。建立完成的有限元模型如图1所示。2.2冲裁质量分析为研究冲裁工艺参数对冲裁质量的影响关系，选用材料厚度为5mm、冲裁小孔直径为Φ4mm、凸凹模间隙为0.1mm和摩擦因子为0.20进行有限元分析，模拟结果如图2所示。由图2可看出，冲裁完成后孔底部毛刺太长，需要增加剔毛刺工艺，同时光亮带长度占板厚比例小，约为43%左右，这是由厚径比选用不合理和凸凹模间隙过小引起的，导致冲孔质量不能满足实际要求。因此，为了提高厚板小孔冲裁的质量，必须找出各成形工艺参数对图1厚板冲裁有限元模型(a)坯料局部细化图(b)有限元模型Fig.1FEMmodelofthickplatepunching(a)Localrefinementofblank(b)FEMmodel冲裁质量影响的主次关系，并选出较合理的成形工艺参数。图2厚板冲裁模拟结果Fig.2Simulationresultofthickplatepunching3冲裁工艺参数优化分析3.1冲裁参数优化试验设计影响冲裁质量的最主要的因素为材料厚度t、冲裁小孔直径d、凸凹模间隙c以及摩擦因子m这4个因素，为了找出最佳的厚板小孔冲裁工艺参数，选用正交试验设计进行试验，每个因素选取合适4个水平，结合正交表的选用原则，选择使用L16(45)第8期朱里红等:提高厚钢板小孔冲裁质量的工艺参数优化141

【参考文献】

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1 彭群,李荣洪,郑鹏飞,赵彦启,陆辛;厚板精冲技术的工艺研究[J];材料科学与工艺;2004年04期

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4 彭成允;邓明;;冲孔(D/t<1)模具冲头失效的影响因素分析[J];金属成形工艺;2002年05期

5 蒲思洪;温彤;吴维;侯模辉;;韧性断裂准则与阀值选取的理论及试验研究[J];热加工工艺;2009年03期

6 胡建华;宋雪梅;蔡俊;;基于有限元分析的精冲凸模的变形及其对成形质量的影响[J];热加工工艺;2011年03期

7 程然;胡建华;黄尚宇;朱彦生;;基于有限元分析的精冲凸模寿命估算[J];塑性工程学报;2010年03期

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10 董万震;张迎春;邢静忠;;铝合金管材无芯模冲切过程的有限元模拟[J];锻压装备与制造技术;2012年05期

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4 陈文杰;ECAP工艺对6061铝合金性能的影响[D];南京航空航天大学;2011年

5 王正立;闭挤式精冲工艺的数值模拟及参数优化[D];重庆理工大学;2011年

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1 冯文杰;杜勇;陈莹莹;杨涛;;弧齿锥齿轮冷镦挤工艺数值模拟分析[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年10期

2 庄新村;赵震;谢晓龙;虞松;李从心;;精冲过程的数值模拟及工艺参数优化(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2006年04期

3 莫志雄;;精冲用钢软化处理工艺研究[J];锻压技术;1983年01期

4 赵学智;向可;夏琴香;黎明;宗伟奇;;长轴类大锻件锻前加热工艺规范的优化[J];锻压技术;2011年01期

5 冯文杰;宋敏敏;陈莹莹;;摩托车启动齿预制坯镦挤复合成形工艺研究[J];锻压技术;2011年04期

6 王仲仁,刘建生;大型曲轴弯曲镦锻过程的热力耦合分析[J];锻压机械;2001年02期

7 温莉敏;许树勤;;压边圈齿距与精冲质量的关系研究[J];锻压装备与制造技术;2006年01期

8 谢延敏;于沪平;陈军;阮雪榆;;板料成形中韧性断裂准则应用研究进展[J];工程设计学报;2007年01期

9 陈莹莹;辜志勇;梁强;;影响花键轴冷挤压弯曲变形的工艺参数优化[J];锻压技术;2012年04期

10 冯文杰;祝宇;陈莹莹;梁强;;螺旋钻杆接头成形工艺方案设计及数值模拟分析[J];锻压技术;2013年01期

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3 ;双重正间隙冲裁法[J];精密成形工程;2009年03期

4 王波;周驰;阮锋;黄珍媛;;冲裁过程中镀层金属的流动规律[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年11期

5 陆元三;文建平;刘红燕;;冲裁件质量缺陷的分析和解决措施[J];中小企业管理与科技(上旬刊);2010年07期

6 王静;;冲裁件加工缺陷及修正方法[J];淮海工学院学报(自然科学版);2012年03期

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8 卢险峰;胀拉冲裁变形机理研究[J];锻压技术;1995年06期

9 阮锋，彭梓斌，宋继亮，邓峰;冲裁件套排的一种简单方法[J];锻压机械;1995年06期

10 张文生,崔耀东;用计算机辅助制定不规则冲裁件的物资消耗定额[J];防爆电机;1995年02期

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9 魏良庆;厚钢板小孔冲裁机理及模具失效研究[D];重庆工学院;2008年

10 马骥;聚氨酯橡胶模具微冲裁关键问题研究[D];大连理工大学;2013年

本文编号：2590923