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基于零件冲裁毛刺高度的冲压模具磨损预测

锻压技术 2017年第12期42卷 123-127页

作者：张恒彭建飞江苏省常熟中等专业学校江苏苏州215500

冲压模具的磨损会引起冲裁间隙的增大,导致零件冲裁毛刺高度的增加。利用DEFORM-2D软件对0.8 mm料厚的CK75弹簧钢板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁模具的磨损过程,深入研究了冲裁工艺参数对冲裁毛刺高度与模具磨损的影响变化趋... 详细信息

冲压模具的磨损会引起冲裁间隙的增大,导致零件冲裁毛刺高度的增加。利用DEFORM-2D软件对0.8 mm料厚的CK75弹簧钢板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁模具的磨损过程,深入研究了冲裁工艺参数对冲裁毛刺高度与模具磨损的影响变化趋势。研究结果表明:在研究的冲裁工艺参数范围内,零件冲裁毛刺的高度随着冲裁间隙与冲裁速度的不断增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增大则表现出先增加后减小的变化规律;冲裁凸模的磨损深度伴随着冲裁间隙的增大而逐渐减小,随着冲裁速度的增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增加表现出先增大后减小的变化规律。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,冲裁毛刺高度的仿真值与试验值之间的最大相对误差为17.7%,从而为衡量模具磨损状况提供了一种比较直接的方法。

关键词：冲裁毛刺模具磨损有限元仿真冲裁间隙冲裁速度

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基于冲裁毛刺影响的疲劳寿命分析研究

基于冲裁毛刺影响的疲劳寿命分析研究

作者：罗德洋湖南大学

学位级别：硕士

汽车钣金结构的疲劳性能是钣金结构的一个非常重要的性能。钣金厚度只有0.6mmmm,钣金零件一般都会经过冲裁,拉延,切边等工序而成。钣金零件厚度薄,形貌特征多容易发生应力集中,造成疲劳开裂。疲劳开裂的部位一般都发生在钣金的边缘或孔... 详细信息

汽车钣金结构的疲劳性能是钣金结构的一个非常重要的性能。钣金厚度只有0.6mmmm,钣金零件一般都会经过冲裁,拉延,切边等工序而成。钣金零件厚度薄,形貌特征多容易发生应力集中,造成疲劳开裂。疲劳开裂的部位一般都发生在钣金的边缘或孔的边缘,而这些边缘部位都存在冲裁毛刺,冲裁毛刺会使结构发生应力集中,降低疲劳寿命。为了能够更进一步的准确预测钣金结构疲劳寿命,研究出毛刺对钣金零件疲劳性能的影响,对毛刺进行了数值模拟,提出了考虑毛刺对疲劳性能影响的疲劳寿命计算方法,能够定量的分析出毛刺对钣金结构疲劳寿命的影响,提高疲劳寿命的计算准确性。首先,研究了冲裁毛刺数值模拟的基本原理。文章阐述了毛刺的形成机理以及毛刺对结构强度与疲劳寿命的影响。运用线弹性单元对毛刺进行数值模拟,推导出数值模拟的毛刺单元本构方程。根据有限元基本原理与毛刺单元的本构方程推导出了毛刺单元有限元模拟的基本原理并计算了毛刺单元的应力与应变。其次,根据毛刺数值模拟的基本原理以及疲劳寿命预测的基本理论,提出了在有限元模型中添加毛刺单元后结构的疲劳寿命计算方法。毛刺对钣金结构产生应力集中,为了计算出毛刺对疲劳寿命的影响,首先在有限元中计算出毛刺对钣金结构应力的影响。在结构的有限元模型中添加毛刺单元,运用线弹性单元模拟毛刺对结构应力集中的程度,计算单元应力与应力集中系数,同时输入结构的应力-寿命曲线或应变-寿命曲线与结构所经历的载荷历程,根据线性损伤积累理论计算出零件的疲劳寿命。为了验证计算寿命的准确程度,针对有毛刺零件与去毛刺零件进行疲劳寿命试验,验证了基于毛刺影响的疲劳寿命计算方法的精确度。最后,考虑毛刺对结构应力影响,对零件的结构进行优化并验证。同时对添加毛刺单元后结构的疲劳寿命计算方法进行验证。试验发现毛刺对滑移门止动机构疲劳寿命有非常大的影响,毛刺、结构特征等因素造成止动机构的寿命不足。因此,以滑移门止动机构为例,考虑毛刺影响的条件下,对止动机构的结构进行优化,运用响应面法建立结构应力与止动力关于结构变量的响应面模型,运用遗传算法对优化模型进行求解,得出最优结构。对优化后的结构中的疲劳危险部位添加毛刺单元计算单元应力与疲劳寿命。建立滑移门止动机构的疲劳台架试验,对止动机构优化前后与有毛刺状态和去毛刺一共4种状态进行台架试验,通过对比试验结果发现,优化后滑移门止动机构寿命提升超过90%,运用基于毛刺影响的疲劳寿命分析方法后,疲劳寿命数值模拟精度提高了44%。

关键词：钣金冲裁毛刺疲劳寿命线弹性模型结构优化

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原位预压冲裁毛刺抑制机理及断面质量研究

原位预压冲裁毛刺抑制机理及断面质量研究

作者：王小康江苏大学

学位级别：硕士

冲裁加工是板料成形最常用的工艺之一,其因加工效率高、生产成本低等优点而在汽车、仪器仪表、家用电器等产品制造领域得到了广泛的应用。板料经过冲裁后,制件边缘往往会产生高低不等的毛刺。毛刺的存在不但会影响冲裁件的断面质量,还... 详细信息

冲裁加工是板料成形最常用的工艺之一,其因加工效率高、生产成本低等优点而在汽车、仪器仪表、家用电器等产品制造领域得到了广泛的应用。板料经过冲裁后,制件边缘往往会产生高低不等的毛刺。毛刺的存在不但会影响冲裁件的断面质量,还会影响产品的使用性能,同时也会对产品生产和使用带来安全隐患。随着对冲裁件断面质量要求的不断提高,实现冲裁毛刺的有效抑制越来越受到国内外学者的重视。本文以板材的落料加工为研究对象,主要研究工作及贡献有:(1)基于国内外的研究现状,提出通过原位预压冲裁技术实现对冲裁毛刺的抑制。分析了普通冲裁的变形过程以及冲裁变形区的受力状况,探讨了裂纹产生与毛刺形成机理的内在联系,并以此为基础对原位预压冲裁毛刺抑制技术的工艺过程、原理及特点进行了阐释;(2)利用DEFORM-2D软件建立了有限元模型,对原位预压冲裁过程进行了数值模拟,分析了冲裁过程中的应力应变分布以及材料流动情况等,揭示出原位预压冲裁件断面由四个区域构成,即第二光亮带、断裂带、光亮带以及圆角带,相较于普通冲裁,原位预压冲裁抑制了冲裁毛刺的形成,所得落料件断面质量较好;基于控制变量法,指出了相对间隙、预压深度、预压角度等单一因素对光亮带以及第二光亮带的影响趋势;(3)对10钢板料进行了原位预压冲裁实验,将仿真结果与实验结果进行了对比验证,并借助显微镜对原位预压冲裁件的断面形貌进行了观测,指出第二光亮带表面虽不如光亮带光滑平整,但其表面粗糙度明显比断裂带要好;通过将三种不同材料的原位预压冲裁试验结果与10钢进行对比,探讨了不同材料对原位预压冲裁的影响;(4)基于正交试验设计法对多种工艺参数组合进行了有限元仿真,明确了各因素在冲裁件断面质量控制中的主次顺序,并结合具体情况给出了原位预压冲裁工艺参数的优化控制方案。本研究进一步丰富和发展了冲裁毛刺抑制技术,所获得的主要结论对该技术的进一步研究及应用具有一定的指导意义。

关键词：冲裁毛刺抑制技术原位预压冲裁断面质量

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冲裁毛刺及减少措施

新余高专学报 2005年第5期10卷 46-47页

作者：胡淑兰新余高等专科学校机电工程系江西新余338031

毛刺是冲裁加工过程中产生的常见毛刺,严重影响产品的质量和零件的使用,甚至危害生产,根据毛刺产生的机理介绍两种可使冲裁件实现无毛刺冲裁的加工方法。

关键词：冲裁毛刺减少措施

带双浮动机构的汽车外板冲切、弯曲一体模具设计

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锻压技术 2020年第6期45卷 146-151页

作者：丁艺闻王俊郑州大学国际学院河南郑州450000 郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001

汽车外板冲压件的生产方式为先滚压出所需型材,后利用冲压模具进行切断的同时对其截面进行直弯曲。针对后者,利用双浮动机构实现同一工位的两种工序——冲切分离与弯曲成形的冲制。为有效解决冲裁毛刺突出问题,凸、凹模刃口形状按照型... 详细信息

汽车外板冲压件的生产方式为先滚压出所需型材,后利用冲压模具进行切断的同时对其截面进行直弯曲。针对后者,利用双浮动机构实现同一工位的两种工序——冲切分离与弯曲成形的冲制。为有效解决冲裁毛刺突出问题,凸、凹模刃口形状按照型材截面走势进行设计,实现与型材协同冲切;为有效降低冲裁力,冲切凸、凹模采用波纹斜刃结构;为使废料能够顺利排出,凸模局部采用三角形状尖凸刃口,实现无凹模废料分段冲切;鉴于在冲切后的缺口处进行直边弯曲时,缺口外角部出现弯曲瘤,因此,采用局部冲切—直弯曲—完整冲切的模式;针对弯曲回弹大于90°,通过对凸模刃口进行角度负修正—过渡校正,实现对回弹角的控制。冲切、弯曲一体模具已完成试制并投产,能够满足冲压件生产的相关工业要求。

关键词：双浮动机构波纹冲切斜刃弯曲回弹冲裁毛刺

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冲制无毛刺工件的新方法

机械工程师 2000年第6期 15-15,16页

作者：杜虹郑州纺织工学院机械系河南郑州450007

介绍了一种能够冲制无毛刺工件的负间隙冲裁法。

关键词：无毛刺工件负间隙冲裁法冲裁毛刺

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弹性毛刷去毛刺的断裂机理仿真研究

弹性毛刷去毛刺的断裂机理仿真研究

作者：黄曙武汉纺织大学

学位级别：硕士

去毛刺是金属冲裁后加工必不可少的工艺过程,也是一直困扰着钣金冲压企业的技术难点之一。目前,平板冲压零件去毛刺加工有很多种可行的方法,当面对复杂形状或齿形类冲压零件时,大部分去毛刺工艺都无法达到完全去毛刺的效果。大量实践表... 详细信息

去毛刺是金属冲裁后加工必不可少的工艺过程,也是一直困扰着钣金冲压企业的技术难点之一。目前,平板冲压零件去毛刺加工有很多种可行的方法,当面对复杂形状或齿形类冲压零件时,大部分去毛刺工艺都无法达到完全去毛刺的效果。大量实践表明,对于此类冲压零件,采用碳化硅等材料制成的弹性毛刷在去毛刺加工效果方面优于其他方法,但是很少有人对弹性毛刷去毛刺的工艺过程进行深入的理论研究,尤其是弹性毛刷去毛刺的断裂机理方面的研究十分少见。本文以一种汽车雨刮器传动齿轮精冲零件为研究对象,开展了弹性毛刷去毛刺断裂机理仿真研究,主要研究结论如下:(1)对随机抽样的精冲小齿轮零件采用DMI8倒置显微镜测量其毛刺几何参数以及毛刺与零件基体交界面处细小裂纹的长度,在此基础上分别建立了无损伤和有损伤裂纹两种毛刺模型。(2)采用弹性力学理论的方法,建立了毛刷与毛刺的相互作用动力学模型,将毛刷的冲击作用简化为冲击载荷F的形式,推导出了力学模型理论表达式,并对毛刺模型裂纹扩展过程进行了定性分析。(3)分别开展了无损伤裂纹和有损伤裂纹两种毛刺模型单因素试验和正交试验数值试验研究。结果表明,无损伤裂纹和有损伤裂纹两种毛刺模型的最佳试验组合都为F=15N,q=60°,Hc=0.070mm,残余毛刺高度H分别为0.084mm和0.005mm。(4)针对在毛刷模型的数值模拟试验中部分毛刺在单次冲击载荷作用下裂纹未扩展和未完全扩展的情况,采用Abaqus软件对毛刺模型进行低周期疲劳分析数值模拟试验,通过研究循环加载次数与裂纹扩展长度的联系,发现两者之间呈线性关系,当循环加载次数为N=6次时,裂纹能完全扩展,说明达到去除了毛刺的目的。(5)通过对正交分析所得的最佳理论外载F反向加载在毛刷模型上,通过推导理论公式刷丝变形角θ与预设毛刷模型的角速度ω的关系;对毛刷模型进行逆向加载数值模拟仿真试验,理论公式与数值模拟试验结果能相互验证。进一步地,计算得出了去毛刺实验台架的电机参数,为台架试验的开展奠定了基础。本文的主要研究内容和研究为采用弹性毛刷去钣金冲压毛刺加工工艺提供了理论上的支撑,同时为毛刷去冲压毛刺加工工艺参数优化提供了分析手段。研究成果对毛刷去冲压毛刺的工艺探索和生产具有重要的理论意义和实际应用价值。

关键词：冲裁毛刺断裂机理扩展有限单元法正交试验低周疲劳