【摘要】：精沖零件的塌角是衡量零件質量好壞的一個重要指標之一。在零件外輪廓中的尖角部分(齒形)往往會出現(xiàn)較大的塌角,是沖裁過程中材料受力塌陷的一個現(xiàn)象。過大的塌角會導致零件的使用性能和壽命受到很大的影響,是實際生產(chǎn)制造過程中難題之一。因此,本文從塌角成形的機理入手,通過有限元模擬建立全新的塌角成形解釋模型和塌角成形假設;并從新的理論模型入手探究減小塌角的新方法,設計新的加工工藝,解決零件塌角過大的問題。(1)通過DEFORM模擬軟件,模擬再現(xiàn)現(xiàn)存減小塌角的方法,分析減小塌角方法的共性。結合其他模擬分析塌角成形和材料流動速度的相對關系,得到結論:塌角的形成是由零件邊緣材料相對零件中心區(qū)域材料在沖裁方向上的速度差造成的。(2)從材料流動速度的角度,分析影響零件材料流動速度的原因,提出塌角影響區(qū)域的假設:塌角面上的每個點的速度是由以這個點為圓心的圓形區(qū)域(塌角影響區(qū)域)內,零件影響區(qū)體積和廢料影響區(qū)體積之間的比值所決定的。比值越大,這個點向下運動的速度就越大,塌角越小。并通過大量模擬實驗驗證得到規(guī)律性結論:AISI1020材料在2/4/6/8mm厚度的情況下,塌角影響區(qū)域半徑為1/2/3/4mm。(3)根據(jù)塌角影響區(qū)域的假設設計新工藝方案減小塌角,并設計鑲塊結構防止零件的撕裂,新工藝的宗旨是通過減小塌角影響區(qū)域中廢料影響區(qū)域體積來減小塌角。通過有限元模擬優(yōu)化模具參數(shù)后將新工藝模具加工完成,并在沖裁實驗中進一步完善模具結構和參數(shù),將4mm厚零件的塌角從1.6mm減小到了0.5mm,塌角減小大約70%,且零件不出現(xiàn)撕裂。同時通過殘余應力和硬度的測量分析發(fā)現(xiàn),新工藝零件的強度也要優(yōu)于原始零件。(4)通過DEFORM-3D模擬分析新舊模具沖頭的磨損情況,由于新模具沖頭沖裁過程中受力較小,其磨損壽命約為舊模具的五倍左右。結合對舊模具磨損壽命的調研,預測新沖頭磨損壽命可達2.5萬次。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG386
【圖文】：

圖 1-2 齒圈壓板精沖的工藝過程1.1.2 精沖零件的特點及應用精沖零件的顯著特點是：精沖零件在沖裁過程中和凸模相接處的一側，一般存在縱向上（與沖裁方向相反）的毛刺，故稱毛刺側；在另一側，一般根據(jù)精沖零件外輪廓的特點，會產(chǎn)生大約為板料厚度 10~30%的塌陷現(xiàn)象即塌角，故稱為塌角側。形成的剪切面如圖 1-3 所示，形狀為上寬下窄與普通沖裁的剪切面正好相反。

圖 1-2 齒圈壓板精沖的工藝過程 精沖零件的特點及應用沖零件的顯著特點是：精沖零件在沖裁過程中和凸模相接處的一側向上（與沖裁方向相反）的毛刺，故稱毛刺側；在另一側，一般根輪廓的特點，會產(chǎn)生大約為板料厚度 10~30%的塌陷現(xiàn)象即塌角，。形成的剪切面如圖 1-3 所示，形狀為上寬下窄與普通沖裁的剪切

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文縮短零件生產(chǎn)周期，同時極大程度的減小了材料的浪費。精沖零件不僅僅在汽車領域有很大的應用，還涉及了許多其他領域，如家用電器、儀器儀表等領域。圖 1-4 所示為精沖零件在汽車領域中的相關應用，包括一些齒形零件以及座椅調節(jié)、車窗調節(jié)零件。

【參考文獻】

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本文編號：2801742