【摘要】：為提高10鋼厚板小孔(t/d≥1、t4 mm)的沖裁質(zhì)量,研究厚板沖裁工藝參數(shù)材料厚度t、沖裁小孔直徑d、凸凹模間隙c及摩擦因子m對(duì)沖裁成形質(zhì)量的影響規(guī)律。通過(guò)數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合研究發(fā)現(xiàn):影響相對(duì)光亮帶長(zhǎng)度最大的因素是凸凹模間隙,其次是板料厚度和小孔直徑,摩擦因子的影響程度較弱;相對(duì)光亮帶長(zhǎng)度隨著凸凹模間隙的增大而先增大后減小,隨著板料厚度的增加而增加,隨著小孔直徑和摩擦因子的增加并未有較大的變化。綜合分析,為了提高沖裁質(zhì)量,優(yōu)化的厚徑比為1.1~1.5,凸凹模間隙選用(5%~10%)t。通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn),模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相一致,沖孔成形質(zhì)量好。
【圖文】：

2有限元建模及分析2.1有限元模型建立以厚鋼板沖裁質(zhì)量為研究對(duì)象，以提高光亮帶長(zhǎng)度為研究目標(biāo)，對(duì)各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，建立厚板小孔沖裁有限元模型。厚鋼板材料為10鋼，對(duì)應(yīng)的牌號(hào)為AISI－1010，將厚鋼板設(shè)置為塑性體，其余均設(shè)為剛體［7］。由于厚板小孔沖裁模型為軸對(duì)稱，因此選擇模具和坯料的1/8進(jìn)行模擬。厚鋼板材料網(wǎng)格數(shù)設(shè)為60000，并對(duì)斷裂區(qū)域進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，有利于反映真實(shí)的變形，提高計(jì)算精度。材料斷裂準(zhǔn)則選用NormalizedCockcroft＆Latham［8］，斷裂閥值取3.5。建立完成的有限元模型如圖1所示。2.2沖裁質(zhì)量分析為研究沖裁工藝參數(shù)對(duì)沖裁質(zhì)量的影響關(guān)系，選用材料厚度為5mm、沖裁小孔直徑為Φ4mm、凸凹模間隙為0.1mm和摩擦因子為0.20進(jìn)行有限元分析，模擬結(jié)果如圖2所示。由圖2可看出，沖裁完成后孔底部毛刺太長(zhǎng)，需要增加剔毛刺工藝，同時(shí)光亮帶長(zhǎng)度占板厚比例小，約為43%左右，這是由厚徑比選用不合理和凸凹模間隙過(guò)小引起的，導(dǎo)致沖孔質(zhì)量不能滿足實(shí)際要求。因此，為了提高厚板小孔沖裁的質(zhì)量，必須找出各成形工藝參數(shù)對(duì)圖1厚板沖裁有限元模型(a)坯料局部細(xì)化圖(b)有限元模型Fig.1FEMmodelofthickplatepunching(a)Localrefinementofblank(b)FEMmodel沖裁質(zhì)量影響的主次關(guān)系，并選出較合理的成形工藝參數(shù)。圖2厚板沖裁模擬結(jié)果Fig.2Simulationresultofthickplatepunching3沖裁工藝參數(shù)優(yōu)化分析3.1沖裁參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)影響沖裁質(zhì)量的最主要的因素為材料厚度t、沖裁小孔直徑d、凸凹模間隙c以及摩擦因子m這4個(gè)因素，為了找出最佳的厚板小孔沖裁工藝參數(shù)，選用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)因素選取合適4個(gè)水平，結(jié)合正交表的選用原則，選擇使用L16(45)第8期朱里紅等:提高厚鋼?

吶坪盼r軮SI－1010，將厚鋼板設(shè)置為塑性體，其余均設(shè)為剛體［7］。由于厚板小孔沖裁模型為軸對(duì)稱，因此選擇模具和坯料的1/8進(jìn)行模擬。厚鋼板材料網(wǎng)格數(shù)設(shè)為60000，并對(duì)斷裂區(qū)域進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，有利于反映真實(shí)的變形，，提高計(jì)算精度。材料斷裂準(zhǔn)則選用NormalizedCockcroft＆Latham［8］，斷裂閥值取3.5。建立完成的有限元模型如圖1所示。2.2沖裁質(zhì)量分析為研究沖裁工藝參數(shù)對(duì)沖裁質(zhì)量的影響關(guān)系，選用材料厚度為5mm、沖裁小孔直徑為Φ4mm、凸凹模間隙為0.1mm和摩擦因子為0.20進(jìn)行有限元分析，模擬結(jié)果如圖2所示。由圖2可看出，沖裁完成后孔底部毛刺太長(zhǎng)，需要增加剔毛刺工藝，同時(shí)光亮帶長(zhǎng)度占板厚比例小，約為43%左右，這是由厚徑比選用不合理和凸凹模間隙過(guò)小引起的，導(dǎo)致沖孔質(zhì)量不能滿足實(shí)際要求。因此，為了提高厚板小孔沖裁的質(zhì)量，必須找出各成形工藝參數(shù)對(duì)圖1厚板沖裁有限元模型(a)坯料局部細(xì)化圖(b)有限元模型Fig.1FEMmodelofthickplatepunching(a)Localrefinementofblank(b)FEMmodel沖裁質(zhì)量影響的主次關(guān)系，并選出較合理的成形工藝參數(shù)。圖2厚板沖裁模擬結(jié)果Fig.2Simulationresultofthickplatepunching3沖裁工藝參數(shù)優(yōu)化分析3.1沖裁參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)影響沖裁質(zhì)量的最主要的因素為材料厚度t、沖裁小孔直徑d、凸凹模間隙c以及摩擦因子m這4個(gè)因素，為了找出最佳的厚板小孔沖裁工藝參數(shù)，選用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)因素選取合適4個(gè)水平，結(jié)合正交表的選用原則，選擇使用L16(45)第8期朱里紅等:提高厚鋼板小孔沖裁質(zhì)量的工藝參數(shù)優(yōu)化141

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2590923