SK5针坯冲裁过程模拟及工艺参数优化

发布时间：2017-08-12 04:25

  本文关键词：SK5针坯冲裁过程模拟及工艺参数优化

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【摘要】：织针是针织机编织过程中一个重要的零部件,在编制过程中织针运动速度快、工作持续时间长、负荷大。因此织针属于易损耗件,市场需求量很大。织针与纺织线接触,其质量直接决定了针织产品的品质。质量差的织针在编织过程中经常会出现织线拉断、拉毛等现象,市场急需高档次的织针。针坯的冲裁加工是生产织针的第一步,其对织针的质量影响最大。针坯冲裁剪切面的塌角高度、毛刺尺寸和断面垂直度等质量指标直接决定了织针的品质。国内织针生产主要以中小企业为主,由于研发成本和生产技术的限制,大部分企业仍采用普通冲裁工艺生产织针。普通冲裁工艺无法满足高档织针的加工要求,国内的织针质量普遍较低,与国外差距较大。因此研究针坯的精冲技术,分析针坯轮廓特征的精冲工艺性,以及各工艺参数对针坯精冲质量的影响规律具有很好的实际价值。本文以一种材料为SK5的横机织针针坯作为研究对象。采用高清扫描仪和MATLAB图像处理技术对针坯外形尺寸进行了测绘,保证了针坯建模的尺寸精度。利用PRESSCAD软件设计了针坯的冲裁排样方案,获得了最大的材料使用率。根据精冲经验公式的计算,初步确定了针坯精冲工艺参数值的理论值。通过分析针坯的冲裁工艺性能,确定了精冲工艺方案,并设计了可用于普通冲压机上的精冲模具,对实际生产具有指导意义。通过对精冲变形区应力的分析,从材料力学的角度阐明了影响针坯精冲质量的主要因素。增大变形区内的静水压力可以增强板料的塑性,提高针坯的精冲质量。结合精冲变形理论及应力分析,将Solidworks建立的针坯精冲模型导入DEFROM软件中进行精冲模拟。分析精冲过程中板料的等效应力和金属流动情况,以及模具的载荷、应力和磨损。针坯属于薄板料零件,外形轮廓复杂,主要由直线、圆弧和拐角组成,各轮廓的塑性成形能力不同。通过分析模拟结果中各轮廓变形区的平均应力变化和剪切面质量,得出各轮廓的精冲成形性能的高低,依次为内凹拐角、内凹圆弧、直线、外凸圆弧、外凸拐角。参照针坯的精冲理论计算值,设置不同的工艺参数。分析比较了凸凹模间隙、凹模圆角半径、压边力和反压力对针坯精冲质量的影响规律。得出针坯精冲间隙的最佳范围是板料厚度的0.5%-1%,当凹模圆角半径大于板料厚度的15%时,塌角高度增幅较大。当压边力超过150KN时,精冲变形区内静水压力减小。反压力为150KN时板料的应力分布均匀,针坯精冲质量好。采用正交试验优化针坯精冲工艺参数,获得最佳的精冲工艺方案。
【关键词】：针坯 模具设计 精冲模拟 参数优化
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 精冲技术概述12-13
• 1.2 精冲技术的现状及发展趋势13-17
• 1.2.1 国内外精冲技术的应用现状13-15
• 1.2.2 国内外精冲技术的研究现状15-16
• 1.2.3 精冲技术的发展趋势16-17
• 1.3 主要研究内容17-19
• 第2章 针坯尺寸测量及冲裁工艺方案19-31
• 2.1 针坯尺寸测量19-26
• 2.1.1 图像获取19-20
• 2.1.2 图像处理20-21
• 2.1.3 边界检测21
• 2.1.4 特征测量和标注21-24
• 2.1.5 测量软件24-25
• 2.1.6 实验与分析25-26
• 2.2 针坯冲裁工艺方案及模具设计26-30
• 2.2.1 冲裁工艺性分析26
• 2.2.2 排样方案26-27
• 2.2.3 凸凹模刃口和V形环尺寸27-28
• 2.2.4 冲压力、压边力和反压力28-29
• 2.2.5 冲压设备29
• 2.2.6 精冲模具29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 针坯精冲过程的有限元模拟31-45
• 3.1 精冲变形区的应力分析31-33
• 3.2 DEFORM有限元分析软件简介33
• 3.3 精冲模拟参数的设定33-38
• 3.3.1 建立模型33-34
• 3.3.2 网格划分34-35
• 3.3.3 断裂准则35-37
• 3.3.4 边界条件37
• 3.3.5 模拟条件37-38
• 3.4 精冲成形过程分析38-43
• 3.4.1 板料等效应力分析38-39
• 3.4.2 板料金属流动分析39-40
• 3.4.3 模具载荷分析40-41
• 3.4.4 模具应力分析41-43
• 3.4.5 模具磨损分析43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 精冲工艺参数模拟结果分析45-65
• 4.1 针坯的结构工艺性分析45-50
• 4.1.1 针坯轮廓形状分析45
• 4.1.2 精冲工艺参数45
• 4.1.3 各轮廓平均应力分析45-49
• 4.1.4 各轮廓剪切面质量分析49-50
• 4.2 精冲工艺参数对精冲质量的影响分析50-63
• 4.2.1 凸凹模间隙对针坯精冲质量的影响分析50-54
• 4.2.2 凹模圆角对针坯精冲质量的影响分析54-58
• 4.2.3 压边力对针坯精冲质量的影响分析58-60
• 4.2.4 反压力对针坯精冲质量的影响分析60-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第5章 针坯精冲工艺参数优化65-69
• 5.1 正交试验方案65-66
• 5.2 直观分析优化66-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 在学期间主要科研成果79-80
• 附件80-81

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本文编号：659764