本文關(guān)鍵詞：厚鋼板沖裁機理及凸模失效研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代沖裁技術(shù)的發(fā)展，厚鋼板沖裁越來越廣泛地應用在各種機械加工中，厚鋼板沖裁零件不僅具有足夠的強度、剛度和韌性，而且質(zhì)量穩(wěn)定，能夠提高零件的使用壽命。厚鋼板沖裁適合大批大量生產(chǎn)，能夠提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。但是由于厚鋼板沖裁加工過程中，凸模的工作環(huán)境惡劣，受力不均，磨損嚴重，導致在使用過程中，凸模經(jīng)常發(fā)生崩刃、折斷、磨損、彎曲等各種失效，凸模的壽命嚴重制約著厚鋼板沖裁的使用及其發(fā)展。 通過對沖裁過程中的沖裁機理進行分析研究，發(fā)現(xiàn)沖裁間隙對沖孔件斷面質(zhì)量和凸模的磨損量、凸模的受力影響較大，凸模刃口圓角對上述因素也有影響，具體研究內(nèi)容如下： 本文選擇厚度t=8mm，材料AISI-1010鋼的板料，凸模材料為AISI-D2鋼，沖孔直徑為d=15mm，分析不同的沖裁間隙和不同的凸模刃口圓角，對沖孔板料的斷面質(zhì)量，凸模磨損量和凸模的受力分析的影響；以及不同的凸模初始硬度，對凸模的磨損量的仿真分析的影響，并運用有限元分析軟件Deform-3D進行仿真分析。 通過對各個沖孔成形參數(shù)對沖孔件斷面質(zhì)量的影響分析，發(fā)現(xiàn)沖裁間隙和凸模刃口圓角對沖孔件斷面質(zhì)量的影響最大，提出解決方案，建立沖孔件斷面質(zhì)量的仿真模型，通過對沖裁間隙和凸模刃口圓角的仿真分析，找出沖孔坯料斷裂時，凸模的最大行程分別與沖裁間隙和凸模刃口圓角的關(guān)系。得出當沖裁間隙C=0.846mm左右時，凸模的刃口小圓角R=0.190mm左右時，沖孔件的斷面質(zhì)量最佳。 對模具磨損進行分析，發(fā)現(xiàn)沖裁間隙、凸模刃口圓角、凸模的初始硬度對凸模磨損影響較大，擬出凸模磨損量仿真的技術(shù)路線，建立凸模磨損量分析的仿真模型，通過對沖裁間隙、凸模刃口圓角、凸模的初始硬度等參數(shù)對凸模磨損量影響的仿真分析，找出凸模的最大磨損量分別與上述各成形參數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當沖裁間隙為C=0.852mm左右時，凸模刃口圓角為R=0.231mm左右時，凸模的最大磨損量值最小，同時凸模的最大磨損量隨著凸模的初始硬度的增大而減小。 通過對凸模受力的理論分析，提出凸模受力分析的方案，建立凸模受力分析的仿真模型，通過對沖裁間隙、凸模刃口圓角對凸模的受力的影響進行分析，找出凸模的最大主應力與上述各參數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當沖裁間隙C=0.950mm左右時，R=0.354mm左右時，凸模的最大主應力值最小，此時凸模的受力狀態(tài)最佳。 對于厚度t=8mm的厚鋼板，在沖裁過程中，由于凸模磨損的存在，故應該選擇沖裁間隙為C=0.846mm，凸模刃口圓角半徑R=0.190mm，，此時，沖裁性能最優(yōu)。 通過對沖孔件斷面質(zhì)量、凸模的磨損量、凸模的受力進行分析，提出解決厚鋼板沖裁過程中凸模失效問題的解決方案，提出了5種改進凸模結(jié)構(gòu)的方案，并通過仿真比較，發(fā)現(xiàn)內(nèi)球面凸模綜合性能最好，為以后生產(chǎn)加工中，凸模的設計和研究提高了極具價值的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：厚鋼板沖裁 凸模失效 斷面質(zhì)量 磨損量 最大主應力
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG386.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 選題背景及研究意義12-14
• 1.2 相關(guān)研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀14-16
• 1.3 論文研究的內(nèi)容16-18
• 第2章 厚鋼板沖裁機理分析18-28
• 2.1 研究課題18-19
• 2.2 沖裁過程19
• 2.3 沖裁件的應力應變分析19-22
• 2.4 沖裁變形過程22-23
• 2.4.1 彈性變性階段22
• 2.4.2 塑性變形階段22
• 2.4.3 斷裂分離階段22-23
• 2.5 沖裁件的斷面質(zhì)量分析23
• 2.5.1 斷面特征23
• 2.5.2 沖裁件的尺寸特征23
• 2.6 影響沖裁件質(zhì)量的因素23-27
• 2.6.1 影響斷面質(zhì)量的因素23-26
• 2.6.2 影響沖裁件尺寸精度的因素26-27
• 2.7 剪切裂紋的形成27
• 2.8 小結(jié)27-28
• 第3章 沖孔件斷面質(zhì)量的有限元模擬28-48
• 3.1 厚板沖孔數(shù)值模擬方案確定28
• 3.2 Deform-3D 軟件簡介28-29
• 3.3 斷面質(zhì)量沖裁過程的模擬29-47
• 3.3.1 幾何模型的建立29-31
• 3.3.2 材料的設置31
• 3.3.3 后處理31-37
• 3.3.4 成形參數(shù)對沖裁制件斷面質(zhì)量產(chǎn)生的影響37-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第4章 凸模磨損及受力仿真分析48-68
• 4.1 磨損簡介48
• 4.2 Archard 粘著磨損模型48-49
• 4.3 凸模的磨損仿真49-61
• 4.3.1 磨損模型的建立50
• 4.3.2 磨損模型的參數(shù)設置50-52
• 4.3.3 后處理52-61
• 4.4 模具受力分析61-67
• 4.4.1 模型的建立61-62
• 4.4.2 后處理62-67
• 4.5 小結(jié)67-68
• 第5章 凸模的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與仿真分析68-78
• 5.1 凸模結(jié)構(gòu)改進68-70
• 5.2 沖裁件的斷面質(zhì)量70-72
• 5.3 凸模的磨損分析72-73
• 5.4 凸模的受力分析73-76
• 5.5 小結(jié)76-78
• 第6章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文總結(jié)78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 參考文獻80-84
• 作者簡介及科研成果84-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：1102463