厚板精冲计算机模拟及模具刃口优化研究

论文摘要

采用厚板精冲技术制备的产品,不仅具有足够的强度和刚度,而且成本相对较低,产品使用寿命高,该技术广泛应用于重型汽车、农用机械、工程与建筑机械等领域。但在厚板冲裁过程中也存在冲头工作条件恶劣、模具寿命过低、冲件产品质量差等问题。由于厚板在精冲过程中材料的变形区域狭小,且以断裂方式结束,使得冲裁过程非常复杂,理论研究存在很多困难,限制了厚板精冲技术的推广应用。近年来,厚板精冲作为现代冲压技术的主要发展方向与开拓重点越来越引人关注,与之相对应的理论研究,也显得日益重要。本文从塑性力学的角度分析了精冲变形过程中影响材料塑性流动的力能参数,研究了提高精冲变形区静水压力的各种途径；根据冲压成形原理分析了厚板精冲成形过程,总结了影响断面质量的主要因素。采用刚塑性有限元法建立了合理的精冲工艺有限元模型,进行了厚板精冲有限元模拟。利用DEFOEM-3D对厚度为6mm的AISI-4140钢的精冲变形过程进行了模拟,获得了变形过程的应力应变场,并通过调整冲裁间隙、板厚、压边力、反压力等工艺参数,分析了断面质量及冲裁力的变化。采用DEFOEM-3D模拟了波浪形刃口冲裁工艺,提出了波浪形刃口厚板精冲方案,并分别与平刃冲裁进行了比较分析,得出了波浪形刃口对冲裁件断面质量和冲裁力的影响规律。研究结果表明：冲裁力随着板厚的增加而增加,适当增加压边力和反顶力,可以提高冲裁件的断面质量,但反顶力的增加会加大冲裁力,缩短模具的使用寿命；波浪形刃口可作为降低冲裁力的一种有效手段在厚板冲裁中加以运用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 精冲技术
• 1.2 厚板冲裁
• 1.3 厚板精冲
• 1.4 厚板冲裁研究现状
• 1.5 本文研究目的和内容
• 2 厚板精冲成形工艺及原理
• 2.1 厚板精冲成形工艺
• 2.2 厚板精冲成形有限元理论
• 2.3 本章小结
• 3 厚板冲裁的有限元模拟分析
• 3.1 DEFORM有限元分析软件简介
• 3.2 断裂问题的处理
• 3.3 厚板精冲的有限元模拟
• 3.4 6mm厚板材料冲裁模拟分析
• 3.5 本章小结
• 4 厚板冲裁模具刃口模拟与优化
• 4.1 提高模具寿命的途径
• 4.2 模具刃口优化方案
• 4.3 模拟参数及结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 厚板冲裁加工过程实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 厚板冲孔实验
• 5.3 厚板冲裁优化研究
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表的论文情况