精冲小塌角冲裁机理及工艺研究

发布时间：2020-08-23 16:19

【摘要】：精冲零件的塌角是衡量零件质量好坏的一个重要指标之一。在零件外轮廓中的尖角部分(齿形)往往会出现较大的塌角,是冲裁过程中材料受力塌陷的一个现象。过大的塌角会导致零件的使用性能和寿命受到很大的影响,是实际生产制造过程中难题之一。因此,本文从塌角成形的机理入手,通过有限元模拟建立全新的塌角成形解释模型和塌角成形假设;并从新的理论模型入手探究减小塌角的新方法,设计新的加工工艺,解决零件塌角过大的问题。(1)通过DEFORM模拟软件,模拟再现现存减小塌角的方法,分析减小塌角方法的共性。结合其他模拟分析塌角成形和材料流动速度的相对关系,得到结论:塌角的形成是由零件边缘材料相对零件中心区域材料在冲裁方向上的速度差造成的。(2)从材料流动速度的角度,分析影响零件材料流动速度的原因,提出塌角影响区域的假设:塌角面上的每个点的速度是由以这个点为圆心的圆形区域(塌角影响区域)内,零件影响区体积和废料影响区体积之间的比值所决定的。比值越大,这个点向下运动的速度就越大,塌角越小。并通过大量模拟实验验证得到规律性结论:AISI1020材料在2/4/6/8mm厚度的情况下,塌角影响区域半径为1/2/3/4mm。(3)根据塌角影响区域的假设设计新工艺方案减小塌角,并设计镶块结构防止零件的撕裂,新工艺的宗旨是通过减小塌角影响区域中废料影响区域体积来减小塌角。通过有限元模拟优化模具参数后将新工艺模具加工完成,并在冲裁实验中进一步完善模具结构和参数,将4mm厚零件的塌角从1.6mm减小到了0.5mm,塌角减小大约70%,且零件不出现撕裂。同时通过残余应力和硬度的测量分析发现,新工艺零件的强度也要优于原始零件。(4)通过DEFORM-3D模拟分析新旧模具冲头的磨损情况,由于新模具冲头冲裁过程中受力较小,其磨损寿命约为旧模具的五倍左右。结合对旧模具磨损寿命的调研,预测新冲头磨损寿命可达2.5万次。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG386
【图文】：

精冲,齿圈,工艺过程,冲裁

图 1-2 齿圈压板精冲的工艺过程1.1.2 精冲零件的特点及应用精冲零件的显著特点是：精冲零件在冲裁过程中和凸模相接处的一侧，一般存在纵向上（与冲裁方向相反）的毛刺，故称毛刺侧；在另一侧，一般根据精冲零件外轮廓的特点，会产生大约为板料厚度 10~30%的塌陷现象即塌角，故称为塌角侧。形成的剪切面如图 1-3 所示，形状为上宽下窄与普通冲裁的剪切面正好相反。

冲裁,剪切面,状况

图 1-2 齿圈压板精冲的工艺过程精冲零件的特点及应用冲零件的显著特点是：精冲零件在冲裁过程中和凸模相接处的一侧向上（与冲裁方向相反）的毛刺，故称毛刺侧；在另一侧，一般根轮廓的特点，会产生大约为板料厚度 10~30%的塌陷现象即塌角，。形成的剪切面如图 1-3 所示，形状为上宽下窄与普通冲裁的剪切

精冲,汽车,领域,零件生产

华中科技大学硕士学位论文缩短零件生产周期，同时极大程度的减小了材料的浪费。精冲零件不仅仅在汽车领域有很大的应用，还涉及了许多其他领域，如家用电器、仪器仪表等领域。图 1-4 所示为精冲零件在汽车领域中的相关应用，包括一些齿形零件以及座椅调节、车窗调节零件。

【参考文献】