【摘要】：精沖零件的塌角是衡量零件質(zhì)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(dǎo)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(shè);并從新的理論模型入手探究減小塌角的新方法,設(shè)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(jié)合其他模擬分析塌角成形和材料流動速度的相對關(guān)系,得到結(jié)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(shè):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(nèi),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(jié)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(shè)設(shè)計新工藝方案減小塌角,并設(shè)計鑲塊結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)合對舊模具磨損壽命的調(diào)研,預(yù)測新沖頭磨損壽命可達2.5萬次。
【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】：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(yīng)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(cè)，一般存在縱向上（與沖裁方向相反）的毛刺，故稱毛刺側(cè)；在另一側(cè)，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(cè)。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(yīng)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(cè)向上（與沖裁方向相反）的毛刺，故稱毛刺側(cè)；在另一側(cè)，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(xué) 碩 士 學(xué) 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(lǐng)域有很大的應(yīng)用，還涉及了許多其他領(lǐng)域，如家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域。圖 1-4 所示為精沖零件在汽車領(lǐng)域中的相關(guān)應(yīng)用，包括一些齒形零件以及座椅調(diào)節(jié)、車窗調(diào)節(jié)零件。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫夢龍;謝春生;;Cr12模具鋼熱處理工藝及耐磨性能[J];材料熱處理學(xué)報;2015年05期

2 呂琳;馬一龍;劉潞周;鄧明;;閉擠式精沖直齒輪時塌角的形成與控制[J];鍛壓技術(shù);2015年03期

3 孔建;姜明國;;45號鋼熱處理工藝常見問題及其預(yù)防措施[J];裝備制造技術(shù);2013年04期

4 孫淵;張棟;午麗娟;王慶明;;材料殘余應(yīng)力對硬度測試影響程度的分析[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年05期

5 張巍;陳q諤

本文編號：2801742