【摘要】：精沖技術(shù)飛速發(fā)展,在現(xiàn)代制造工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。精沖模具壽命的高低影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率和成本,因此精沖模具壽命的研究是精沖領(lǐng)域研究的重點。本文針對X2外齒沖頭多發(fā)的裂紋現(xiàn)象進行研究,以期解決企業(yè)實際問題。(1)對模具失效現(xiàn)象進行了分析。統(tǒng)計模具出現(xiàn)裂紋的位置及數(shù)量,發(fā)現(xiàn)了裂紋全部出現(xiàn)在電火花倒角的沖齒工作面。失效模具的力學(xué)性能測試呈現(xiàn)了電火花倒角斜面的硬度與心部有較大差異。借助納米壓痕儀對斜面邊緣到心部40μm內(nèi)的微觀硬度進行測量,發(fā)現(xiàn)了其硬度隨距離增加呈現(xiàn)單峰特征。根據(jù)這一硬度變化趨勢推測斜面邊緣存在白層,借助到光鏡和電鏡對電火花倒角斜面是否存在白層進行驗證,同時借助超景深顯微鏡觀察裂紋擴展路徑并追尋裂紋萌發(fā)位置。此外,借助電鏡對斷裂試樣的斷口形貌分析,最終判斷為疲勞斷裂。(2)對去除白層進行了研究。自制電解拋光系統(tǒng)對快速線切割表面白層進行電解拋光,發(fā)現(xiàn)白層厚度有減小并且表面平整度有改善。在實驗驗證可行性后設(shè)計了一組三因素三水平的正交試驗,以白層厚度的變化及表面粗糙度的變化量為衡量指標(biāo),探究電解參數(shù)對拋光質(zhì)量的影響。最終得出高氯酸酒精溶度為10%,電解電壓為20V,電解時間為10分鐘的電解參數(shù)下能獲得最好的拋光效果,并且該方法對慢走絲線切割產(chǎn)生的白層同樣有效。(3)采用有限元軟件DEFORM對沖齒成形過程進行模擬,分析外齒沖頭齒區(qū)和倒角區(qū)在成形過程中的應(yīng)力分布。發(fā)現(xiàn)應(yīng)力值不足以破壞材料,而是倒角區(qū)應(yīng)力提供動力源使內(nèi)部裂紋擴展。設(shè)計出一組不同角度倒角的沖頭,改善材料流動使應(yīng)力重新分布,將倒角區(qū)的應(yīng)力向齒區(qū)轉(zhuǎn)移,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大斜面倒角角度,但最好不超過60°,可以減小倒角區(qū)應(yīng)力,延緩裂紋擴展并提高模具壽命。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG385.2
【圖文】：

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論1 緒論形式一種能得到高尺寸精度、良好斷面質(zhì)量零件的效率、低能耗、高質(zhì)量以及良好的經(jīng)濟利益等、儀器儀表及家電等領(lǐng)域。齒圈壓邊）的原理如圖 1-1 所示，壓邊力 FR在凸，使材料壓緊在凹模上并在 V 形齒內(nèi)側(cè)面產(chǎn)生入材料時，反頂缸施加反頂力 FG壓緊材料，被沖材料處于三向壓應(yīng)力作用下，塑性將會大純剪切形式生成[1]。

齒板成形模具 90 21 43 23 177占比 50.8% 11.9% 24.3% 13.0% 100%棘輪成形模具 364 176 84 125 749占比 48.6% 23.5% 11.2% 16.7% 100%表中其它表示尺寸超差，機床漏油或微小部件損壞等因素等。結(jié)合統(tǒng)計情況及企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，可以判斷精沖模具主要形式為崩刃、斷裂（撕裂）和磨損，而崩刃、斷裂（疲勞）失效主要是由裂紋引起。在模具材料朝高強度發(fā)展時代，模具材料強度不足引起的脆性斷裂較少產(chǎn)生。企業(yè)認為磨損會造成毛刺和零件尺寸超差，但較難避免，因此一般不太關(guān)注模具磨損。精沖模具的崩刃是由刃口承受高壓、高熱及摩擦等作用引起，上述作用在模具刃口產(chǎn)生較大應(yīng)力，并且在刃口和側(cè)面會存在一個應(yīng)力梯度場，在彈塑性變形過渡區(qū)域容易產(chǎn)生裂紋，在應(yīng)力作用下進行擴展并最終導(dǎo)致崩刃[2]。模具崩刃可以分為四個階段，如圖 1-2 所示。

圖 1-3 齒板凹模崩刃及薄壁凸凹模的斷裂圖精沖模具的磨損主要由模具各面之間及與被沖材料的強烈摩擦引起，尤其是偏載（沖裁合力中心與機床中心不一致）會加劇摩擦，但這種現(xiàn)象較難避免。將磨損劃分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三階段。三階段對應(yīng)磨損分別為塑性變形、摩擦磨損、疲勞損壞，如圖 1-4 所示[3]。圖 1-4 沖裁時磨損過程企業(yè)觀察到的模具磨損現(xiàn)象，如圖 1-5 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2781948