压边力及轴向间隙对电工钢圆盘剪分切的影响机理研究

发布时间：2020-07-07 20:00

【摘要】：近年来,IT、电工电讯、办公机器、五金制品等行业有着蓬勃的发展,对金属制品业的加工工艺理论、装备水平、产品质量等提出了更高的要求。为响应绿色低碳发展理念的号召,要求制造过程中不断提高金属制品的精度和材料的利用率。对薄板剪切过程中弹塑性变形、断裂机理以及剪切过程中的剪切力特性等进行深入的研究具有重要意义。研究的主要内容如下:1.设计并搭建了圆盘剪纵向分切三向力检测平台,对测力平台中的力学关系进行了分析,通过实验对三向力检测平台进行了标定,并在圆盘剪分切机上实时跟踪检测了压边力及轴向间隙下剪切力和侧压力的大小。对圆盘剪分切机上用的橡胶圈进行了单边压缩实验,确定了实验所用橡胶圈给剪切中板材施加的压边力大小。2.基于电工钢板材的圆盘剪纵向分切加工实验,研究了压边力和轴向间隙单因素对板材剪切断面形貌、边缘加工硬化及剪切力的影响。结果发现:随着轴向间隙的增大,剪切带高度逐渐减小,断裂带、塌角及毛刺高度逐渐增大,加工硬化程度和影响区域先增大后减小,在相对间隙为6%时均达到最大值,剪切力随着间隙的增大有所减小。在无压边力分切时,板材受到附加力矩较大,容易发生翻转翘曲,板材内部晶粒流动及变形程度加剧、位错滑移较大,加工硬化比较严重。剪切边缘组织流动随着板材压边力的增大而变得迟缓,加工硬化程度减弱,但剪切区域的压应力增大,裂纹不容易萌生和扩展,剪切带高度和剪切力都增大。3.基于电工钢板材的圆盘剪纵向分切加工的压边力和轴向间隙的交互作用影响实验,发现压边力和轴向间隙的不同都会使得剪切区域内应力状态发生改变,都是影响金属带材圆盘剪分切过程的关键工艺参数,搭配组合时还会产生附加的交互影响。交互作用使得剪切区域内应力状态更加复杂,不同的轴向间隙下对应的适宜的压边力大小不同。4.应用DEFORM-2D有限元模拟软件建立了板材圆盘剪分切过程的模型,并对剪切过程进行了模拟仿真分析。对比分析了压边力及轴向间隙下的剪切载荷变化规律、应力分布、等效应变以及板料的成形质量。仿真结果和实验结果很好地吻合。5.在剪切加工实验及有限元模拟仿真的基础上,建立了板材剪切加工切过程中的应力状态及力学模型,从应力分布及力学关系两个角度探讨了压边力及剪切加工间隙的影响规律。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG48
【图文】：

圆盘剪,生产线,分切

如图2-1 所示。在圆盘剪分切生产线中，分切质量的好坏是整个分切系统综合作用的结果。圆盘剪分切机是整个分切加工系统中的核心部件，它的工作精度直接影响分切加工的质量精度。

圆盘剪,约束方式,分切,弯曲力矩

第二章圆盘剪分切加工原理及测力平台的搭建一个弯曲力矩，使得板材产生翻转翘曲，轴向间隙越大，弯曲力矩越大，板材越严重。压边力产生的力矩能有效抵消翻转弯曲力矩，从而影响整个分切过程以压边力和轴向间隙的不同会影响整个剪切过程，包括剪切质量、边缘硬化、力等。有无压边力是被加工材料重要的约束条件，而由于剪切加工要求的不同束条件也存在较大的差异。如图 2-3 所示是三种常见的约束方式。

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图 2-4 板材剪切过程Fig. 2-4 Disc slitting process如图所示，板材在刀具作用下发生严重的变形，依次经历了弹性变形、塑性变形和断裂分离的过程，最终形成塌角、剪切带、断裂带和毛刺。由于剪切间隙的存在，可看出板材有明显的翘曲现象。在上刀接触到板材的瞬间，板材在弯曲力矩的作用下发生严重翻转翘曲，直至板材断裂分离，翘曲的板材渐渐复回到原位（板材下表面与下刀侧面重合）。由于板材的翘曲，使得剪切断面与板材表面不垂直，翘曲越严重，板材断面的平直度越低，严重影响板材的剪切尺寸精度。板材翘曲使得加入剪切间隙中的材料更多，剪切断面与刀具侧面的摩擦挤压作用更加严重，Y 向的侧压力更大，加剧刀具侧面的磨损，严重影响刀具的使用寿命。2.4 圆盘剪分切过程分析2.4.1 板材变形过程分析

【参考文献】