基于物理实验的平面压边精冲工艺研究

论述了平面压边精冲的机理和工艺方法,设计制造了实验模具,并对不同塑性和厚度的坯料进行了物理实验;分析了精冲过程中的冲裁力,研究了平面压边精冲工艺中材料塑性、模具的相对间隙、压边力和反顶力与剪切面光亮部位在剪切面中所占比值大小的相互关系。实验表明,平面压边精冲技术是一种有效提高工件冲裁剪切面质量而成本较低的工艺。通过对制件的流线分析和变形区硬度的检测,得出平面压边精冲工艺对工件的外周有很明显的加工硬化作用,而心部强度不变的结论。     

厚板精冲技术的工艺研究

在吸取强力压边精冲、对向凹模精冲、振动修边和往复冲裁等金属塑性加工工艺特点的基础上,首次提出了往复成形精冲--一种新型的厚板精冲工艺方法,以突破传统精冲技术对加工材料的厚度限制.先用数值模拟的方法对新工艺进行了研究,然后研制了用于实现新工艺的模具,该模具由两个凹模,两个凸模组成,其动作比强力压边精冲更复杂.研究表明,新工艺与传统工艺相比,能够加工更厚的材料,利用新工艺,项目组通过实验获得了直径为Ф30 mm,厚度为12 mm的合格圆形35#钢精冲件.新工艺突破了传统精冲工艺对材料厚度的限制,将大大拓展精冲技术的应用范围.     

基于滑移线场的闭挤式精冲主冲力计算及实验验证

目的研究基于滑移线场的闭挤式精冲主冲力计算,为后续的仿真模拟提供理论基础。方法根据闭挤式精冲的成形特点,建立闭挤式精冲坯料变形区的力学模型,通过处理刚塑性体平面应变问题的方法,利用滑移线理论建立闭挤式精冲的滑移线场,通过该滑移线场的建立计算冲裁过程中的主冲裁力。结果滑移线法计算出的结果,并通过精冲实验进行了验证,实验得到冲裁力的大小与滑移线法所计算出的冲裁力相差0.8%,经过分析,认为误差的存在主要由摩擦力的忽略及材料被视为刚塑性材料所致。结论滑移线法计算冲裁力是比较适用的,为闭挤式精冲的工艺参数提供了较为精确的计算方法。     

精冲成形机理的再探讨

对精冲成形机理进行了较完整的论述,从韧性损伤的角度分析了精冲成形机理,介绍了最新的精冲损伤断裂模型.通过对精冲成形过程进行计算机模拟和精冲物理实验,验证了提出的精冲机理论述.     

不锈钢/铝/不锈钢复合板拉深工艺及有限元数值模拟

目的研究各工艺参数对复合板拉深成形工艺的影响,以指导实际生产。方法以不锈钢/铝/不锈钢三层复合板为研究对象,探究了复合板拉深工艺数值模拟的关键技术;结合有限元数值模拟和试验验证,预测了复合板在拉深成形中的缺陷,研究了凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力、拉深速度对最大减薄率的影响规律,并利用正交试验对这4种工艺参数进行了优化。结果有限元模拟中,分层复合板模型比整体模型准确度高。最大减薄率随凹模圆角半径的增大而减小,随着凸凹模间隙的增大而先减小后增大,随拉深速度的增大而增大,随着压边力的增大而增大。各成形工艺参数影响最大减薄率的主次顺序是:凹模圆角半径压边力模具间隙拉深速度。结论有利于减小最大减薄率的工艺参数优化组合为:凹模圆角半径为21 mm,模具间隙为3.2 mm,压边力为50 k N,拉深速度为10 mm/s。     

中厚板深孔冲裁半精冲工艺

以中、厚板的电器零件为例,分析了这类零件上深孔类小孔制造工艺的难点,介绍了如何在普通冲裁的基础上,采用精冲的齿形压板,较小的冲裁间隙和精确的导向。成功地完成了对这类零件上的小孔实施半精冲工艺,并介绍了用于批量生产的模具结构的主要特点。     

板厚对冲裁力影响规律的研究

理论分析和生产实践表明,在一定范围内,间隙对冲裁力的影响是很小的,而板材相对厚度是影响单位厚度上冲裁力的主要因素.当材料性能等其它条件一定时,冲裁力随着板厚的增大而增大,但单位板厚上的冲裁力则随着板厚的增加而减小.在有限元模拟和实验分析的基础上,提出了计算冲裁力的新方法,对揭示剪切加工机理及正确确定冲裁力有理论和实际意义.     

T2铜板冲裁间隙对冲裁力及断面质量的影响

为提高冲裁件的断面质量和冲裁效率,实现对冲裁间隙的合理优化,现提出了一种新的板料冲裁试验构想:采用广泛应用于变压器等领域板厚为6 mm且相同规格的T2紫铜作为试验材料,通过更换凸模来改变冲裁间隙,完成在不同冲裁间隙条件下对板料的冲裁试验,采集并分析冲裁力随冲裁行程的变化曲线;同时测量光亮带的宽度和最大冲裁力位置,并拟合冲裁力、光亮带宽度等与冲裁间隙之间的曲线.试验表明:冲裁力在塑性变形阶段增大幅度先快后慢,而在此阶段的初期冲裁间隙对冲裁力几乎无影响,但随着冲裁的深入,冲裁间隙越大,冲裁力则越小,当进入断裂带后冲裁力急速下降;对比在相同冲裁间隙条件下冲裁力随冲裁行程的变化曲线和断面质量,可获得冲裁件断面光亮带会随着冲裁力达到最大值时而结束.研究表明,当冲裁间隙为16.67%左右时,光亮带宽度较大且冲裁力较小.     

精冲模具的磨损及其防护

对精冲模具的特点、机理、精冲要求和精冲材料进行了初步的分析,特别对精冲模具的磨损机理进行了认真的分析,并从磨损形式和模具间隙等方面,提出了减少模具磨损的防护措施和提高寿命的途径.     

板料成形模拟中压边力处理的研究

针对弹性压边建立了一个力学模型,用于板料成形的动力显式有限元模拟.以MUMISHEET'93方盒拉深标准考题为例,模拟了方盒在不同压边力情况下的起皱情况.数值计算结果表明该模型能有效地模拟弹性压边力,并预测工件法兰部位的起皱状况.     

304不锈钢板冷冲及其冲裁质量研究

为提高冲裁件质量,降低废品率,研究不锈钢板冷冲过程及冲裁间隙对冲裁件质量的影响规律.本文采用板料冲孔试验:以2 mm厚的同一规格304不锈钢板为试验材料,以凸模直径为冲孔公称尺寸,通过更换不同直径的凹模改变冲裁间隙,完成在不同冲裁间隙下的冲裁试验.试验采集了冲裁力随冲裁行程的变化曲线,分析了冲孔件断面形貌,测量了断面光亮带的孔径和高度、毛刺高度以及断裂带的孔径,并拟合各参数与冲裁间隙之间的关系曲线,研究不锈钢板冷冲过程中冲裁力的变化及冲裁间隙对尺寸精度、断面质量的影响.试验结果表明:不同冲裁间隙下冲裁力-冲裁行程曲线变化趋势基本一致,与冲裁3个变形阶段互相对应,冲裁力达到最大值时光亮带结束;冲裁间隙对冲孔件质量影响显著,冲裁间隙较小时,断裂带形貌呈韧窝状,而较大时断裂带形貌呈台阶状.研究表明:在试验给定大冲裁间隙条件下,当冲裁间隙为15%t左右时,冲孔件尺寸精度最高且断面质量最好,即冲孔件质量最好.     

厚板冲裁工艺的模拟仿真及其参数优化

目的研究冲裁间隙、凸模刃口圆角和斜刃角度等因素对厚板冲裁断面质量及冲裁力的影响规律,优化冲裁工艺参数组合。方法通过数值模拟和正交试验设计相结合的方法,以冲裁过程中相对光亮带长度和最大冲裁力作为评价指标,对板厚t=10 mm的60Si2Mn厚板进行冲裁过程的模拟仿真,最后进行工艺试验。结果选取了合理的工艺参数组合:冲裁间隙为10%t,圆角半径为0.1 mm,斜刃角度为6°,利用此工艺参数组合模拟得到了较好的断面质量及较小的冲裁力,工艺试验也验证了此工艺参数的合理性。结论通过模拟得到的工艺参数是合理的,对实际生产有重要的指导作用。     

双重正间隙冲裁构想与试验研究

为提高普通冲裁件断面中剪切面高度,在总结现有各种冲压分离工艺方法的基础上,提出了一种新的厚板冲裁构想,其模具结构设计为:阶梯型冲头或阶梯形凹模,且为双重正间隙.制作了原理性试验模,用材料厚度为4 mm和6 mm的纯铝板和黄铜板,分别在两台压力机上进行了冲裁试验,并与普通冲裁作比较验证.获得了冲裁件断面之剪切面高度由普通冲裁为料厚的1/3以下,提高到1/2以上的效果.并评价了该工艺及模具在生产实际中的可行性与经济性.     

冲头刃口形状对冲裁的影响研究

目的 研究不同冲头刃口形状对冲裁变形过程和冲头磨损情况的影响。方法 采用有限元方法和实验分析了相同工况下平冲头、台阶状冲头和屋顶状冲头对坯料冲断行为的影响,以及不同刃口形状的冲头在冲裁后的磨损情况。结果 冲头结构的改变使冲裁过程发生了变化,影响了冲裁时坯料内部的应力–应变分布、峰值冲裁力、裂纹扩展速度、弹性应变能和冲头单次磨损深度。屋顶状冲头在冲裁时峰值冲裁力最低,较平冲头与台阶状冲头的峰值冲裁力分别降低了15%、10%,坯料最早起裂,也最快完成断裂,坯料的高应力区域集中在凹模刃口,且该冲头冲裁时坯料内储存的弹性应变能最多,冲头工作区的单次磨损深度最小,较平冲头与台阶状冲头的单次磨损深度分别降低了84%、80%。结论 屋顶状冲头使坯料在断裂前发生了更大的拉伸变形,储存了更多的弹性应变能,坯料在拉伸状态下发生了剪切变形,冲裁力更小,高应力分布的改变降低了冲裁时坯料对冲头侧面的压力,冲断后的坯料发生弹性恢复,可防止冲头回程时坯料抱紧冲头造成的二次磨损。     

An investigation on the damage of AISI-1045 and AISI-1025 steels in fine-blanking with negative clearance

The technical process of fine-blanking with negative clearance is introduced in this paper. Under the guidance of the Cockcroft and Latham fracture criteria, possible damage and fracture in the blanking process are simulated with FEM code DEFORM-2D. The quality differences between the conventional blanking and negative clearance blanking are discovered by computer simulation of AISI-1045 steel, as well as the effects caused by the material plasticity on blanking quality. The punch and die radii influence the blanking damage, and the appropriate values of the punch and die radii are determined. In addition, the following conclusions are obtained: the quality of negative clearance blanking is better than that of conventional blanking; and the better material plasticity, the better blanking quality. Final results of the FEM simulation agree with experimental data, which will provide reference for the engineering practice.     

板料硬度预报冲裁噪声的研究

考虑到板料硬度、强度与冲裁力的关系，对所提出的冲裁最大噪声即冲裁工艺噪声发射峰值的数学模型作了进一步的数学推导，获得了两个新的预报模型；取用几种钢、铝、铜板的维氏硬度及抗拉强度值，对这些模型进行试验研究，结果表明3个模型都是正确的，其中用硬度值预报是最为简便和精确的，为用板料的特征值来预报冲裁工艺噪声提供了一种简便可行的方法。     

Relationships Between Blanking Force and Part Geometry vs. Clearance, Tool Wear, and Sheet Thickness

The blanking of metal parts for electronic components is subjected to a variety of process parameters. In this paper, an experimental investigation into the blanking process was carried out using tools with four different wear states and four different clearances. The aim was to study the effects of the interaction between the clearance, the wear state of the tool, and the sheet metal thickness on the evolution of the blanking force and the geometry of the sheared profile.

Designed experiments are an efficient and cost-effective way to model and analyze the relationships that describe process variations.

The results of the proposed experimental investigation show the strong dependence between the geometrical quality of the blanked part and the magnitude of the force applied on the tool as well as the variations in the process factors.     

米字形的图形演绎与消隐

目的研究消隐理念在米字形中的应用和表达。方法将消隐这一理念引入到图形传统语义的解读和当代图形语义的再解读之中,分析图形的几何化消隐、语义化消隐、维度化消隐等诸多方面。结论图形的消隐有利于开拓设计发展的新方向、延伸新形式、促进新观念的生成。