汽车法兰零件精密冲裁工艺研究

论文摘要

汽车法兰零件是指应用在汽车上具有外凸轮廓的一类板状零件,这种零件在其他领域也有广泛应用。精密冲裁是一种高效、经济的金属加工工艺。使用精密冲裁加工出来的制件有着光洁的切断面,较高的尺寸精度,直接用于装配使用;精冲件可以轻易实现批量生产,生产效率高;在精冲过程中,由于金属材料的加工硬化,使得制件表面硬度得以大幅度的提高。诸如以上的优点,精密冲裁在制造领域得到了广泛的应用,尤其是在汽车工业中。传统的精冲工艺,即齿圈压板精冲,工艺过程复杂,而且需要专门的昂贵的三动压力机。这种精冲工艺在实际生产中的应用受到了一定限制,而阶梯形刃口模具精密冲裁工艺可以在普通压力机上实现,工艺过程简便,生产成本低。阶梯形刃口模具精密冲裁工艺不需要V形压边圈,通过模具的负间隙作用产生精密冲裁所需的静水压应力,其原理与传统的精密冲裁是相同的,但对其所作的研究和在实际生产中的应用却很少。本文采用有限元模拟与实验相结合的方法,系统地研究了阶梯形刃口模具精密冲裁工艺,针对三种不同材质的板材,给出了合理的工艺参数匹配区域,使之具有工业实用价值;并结合某一特殊汽车用法兰件,给出了其合理的加工工艺路线。采用基于更新拉格朗日的大变形有限元方法,对阶梯形刃口模具精密冲裁过程的进行了计算机模拟,分析了剪切变形区的应力应变状态;详细分析了模具主要几何参数对精冲效果的影响;并根据分析确定了模具的几何参数合理匹配区域;给出了阶梯形刃口模具精密冲裁最大冲裁力的计算公式;并设计了实验模具,对有限元分析进行了验证和补充。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前常用的精冲工艺介绍
• 1.2.1 精密冲裁法（齿圈压板精冲）
• 1.2.2 对向凹模精冲
• 1.2.3 其他常用的精冲工艺
• 1.3 精冲原理
• 1.4 精冲技术国内外发展现状
• 1.5 课题的研究意义
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 阶梯形刃口模具精密冲裁研究
• 2.1 阶梯形刃口模具精密冲裁原理
• 2.2 阶梯形刃口模具几何特征参数
• 2.3 阶梯形刃口模具精密冲裁剪切区受力状态分析
• 2.4 普通冲裁件与精冲件剪切断面分析
• 2.4.1 塌角
• 2.4.2 光亮带
• 2.4.3 撕裂带
• 2.4.4 毛刺
• 2.5 精冲材料
• 2.5.1 精冲对材料的基本要求
• 2.5.2 适于精冲的材料
• 2.6 精冲工艺润滑
• 2.6.1 阶梯形刃口模具精密冲裁过程的摩擦及模具的磨损
• 2.6.2 阶梯形刃口精冲工艺过程的润滑
• 2.6.3 精冲润滑剂
• 2.7 本章小结
• 第3章 阶梯形刃口模具精密冲裁有限元模型及分析基础
• 3.1 引言
• 3.2 有限元分析模型
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 材料模型
• 3.3 有限元分析的塑性理论基础
• 3.3.1 屈服准则
• 3.3.2 流动准则
• 3.3.3 硬化准则
• 3.3.4 加载与卸载
• 3.3.5 弹塑性本构方程
• 3.3.6 计算程序流程图
• 3.3.7 局部网格重划
• 3.4 断裂问题的处理
• 3.5 其它几个技术问题的处理
• 3.5.1 非线性问题的处理
• 3.5.2 非线性迭代的收敛判据
• 3.5.3 接触问题的处理
• 3.5.4 摩擦问题的处理
• 3.6 本章小结
• 第4章 阶梯形刃口模具精密冲裁有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 落料工艺中应力应变分析
• 4.2.1 应力状态分析
• 4.2.2 相对负间隙对平均应力的影响规律
• 4.2.3 阶梯形刃口凸模前端突出部分对平均应力的影响规律
• 4.2.4 相对正间隙对平均应力影响规律
• 4.2.5 特征点的应力状态
• 4.2.6 应变场分析
• 4.3 冲孔工艺分析
• 4.3.1 冲孔工艺应力状态分析
• 4.3.2 冲孔工艺的应变状态分析
• 4.4 反顶力的影响
• 4.5 实际汽车法兰件精密冲裁的有限元模拟
• 4.5.1 先冲孔后落料工艺模拟
• 4.5.2 先落料后冲孔工艺模拟
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 间隙对剪切断面光亮带高度影响规律的实验研究
• 5.3 阶梯形刃口精密冲裁模具的设计参数及实验
• 5.4 对实际汽车法兰件精密冲裁的实验研究
• 5.4.1 先冲孔后落料工艺的实验研究
• 5.4.2 先落料后冲孔工艺的实验模具设计
• 5.5 阶梯形刃口模具精密冲裁的冲裁力
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介