基于数值模拟的厚板冲裁变形机理研究

研究了7mm厚板的冲裁成形方法,建立了非直线型剪切线厚板冲裁工艺的运动模型及弹塑性有限元模型.仿真结果表明:厚板冲裁过程分为弹性变形阶段、塑性变形阶段及断裂分离阶段;剪切线为非直线时,最大冲裁力随着板厚的增加而非线性增加,但单位厚度上所需的冲裁力随着板厚的增加而逐渐减小;7mm厚板的最佳冲裁间隙为11.3%t(t为板厚);7mm厚板落料冲裁的最佳凹模小圆角为r=-2%t.通过阐述变形机理为建立厚板冲裁工艺规范提供指导,并在实验中取得了较好的效果.     

特厚板冲裁技术

冲裁加工中,常用的最大板厚为几毫米。对板厚大于110mm 的冲裁加工,则很少介绍.笔者积累了厚度为10～25mm 特厚板材冲裁加工的经验和数据,现对此做一介绍。1.特厚板冲裁的机理与冲裁力的计算众所周知,一般冲裁时,为了获能良好的冲裁断面,需选取合适的凸凹模间隙。该间隙一般是随板材厚度增加和板料强度的提高而增大。但对于普通板厚来说,该间隙值总是很小的。因此一般以为,冲裁时的板料处于单向应力状态(图1)。即认为在冲裁力的作用下,冲裁面上受到单向剪应力σ的作用。当σ的值达到材料的抗拉强度极限σ_b 时,材料即被冲离.由此得出冲裁力的计算公式为:     

斜刃冲裁与平刃冲裁的关系及斜刃冲裁力的计算

通过比较平刃冲裁与斜刃冲裁的特点，介绍了斜刃冲裁最大冲裁力的计算公式及其在不同刃口高度与板厚关系时的应用。     

倾斜板料冲裁的冲裁力研究

倾斜板料冲裁的冲裁力计算是一个尚待研究的课题。本文对倾斜板料圆孔冲裁的冲裁过程进行了探讨，将其分为板料包容冲头和板料不包容冲头两种类型和三个冲裁阶段，导出了每种类型各冲裁阶段冲裁力的计算公式，分析了冲裁力随行程的变化规律，研究了最大冲裁力和板料厚度、圆孔直径、板料倾斜角度的关系，获得了一些有价值的结论。     

斜刃冲裁与平刃冲裁的关系及斜刃冲裁力的计算

摘要通过比较平刃冲裁与斜刃冲裁的特点,介绍了斜刃冲裁最大冲裁力的计算公式及其在不同刃口高度与板厚关系时的应用。     

厚板冲裁力的计算与分析

分析了冲裁时板料厚度对冲裁力的影响，提出了最大冲裁力的精确计算方法，并对最大冲裁力的其他影响因素进行了分析。     

液力变矩器涡轮外环叶片槽冲裁力的分析与研究

为解决液力变矩器手工冲槽加工效率低这一难题，提高冲裁件的断面质量和冲裁效率，以YB-265中等型号冲焊型液力变矩器涡轮外环叶片冲槽加工为研究基础，采用壳体厚度为3 mm,且相同规格的10F钢作为液力变矩器涡轮外环叶片槽冲裁试验材料。利用截面为20 mm×1.5 mm的矩形凸模进行冲槽试验，通过更换凹模来改变冲裁间隙，以完成在不同冲裁间隙条件下对涡轮外环叶片槽的冲裁试验，采集并拟合分析冲裁力与冲裁间隙之间的变化曲线。研究发现，随着冲裁间隙的增大，冲裁力缓慢减小，且断裂带形成具有一定的滞后性；光亮带缓慢减小，分布相对比较均匀，但毛刺高度却随之增加。经比较经验公式和试验曲线，得出经验公式所假设的冲裁间隙约为23.42%t。研究结果对汽车液力变矩器的制造技术和应用具有一定的实际意义和促进作用。     

厚板冲裁力的计算与分析

分析了材料厚度对冲裁力大小的影响原因。提出了厚板冲裁力计算应以诺谟图为准进行，并给出了新的精确计算的公式，同时对影响最大冲裁力的因素如冲裁力与凹模积件的关系，与下死点的关系以及与凸模表面粗糙度的关系进行了分析。     

对影响冲裁件质量的几个参数的讨论

重点讨论了冲裁过程中板料的翘曲角与模具的间隙之间的关系以及板料的翘曲对冲裁力的影响，并对冲裁力的经验公式P=Ltσb∧[1]给予理论分析，这对提高冲裁件的质量和正确选择冲裁力具有重要的意义。     

精密冲裁力理论计算公式推导

在分析精密冲裁的基础上运用滑移线理论推导了计算精密冲裁力的理论公式，并通过实践证明了该计算公式比常用的计算公式更接近实际值。     

冲裁间隙的选择及对冲压生产的影响

叙述了冲裁间隙和冲裁断面的结构特点，分析了合理冲裁间隙的选择及选择时的注意事项，讨论了冲裁间隙对冲裁件质量(尺寸精度、断面质量、毛刺、翘曲和斜角)、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及冲模寿命等影响。     

软模冲裁工艺数值模拟及变形机理

采用试验与有限元模拟相结合的方法研究了软模冲裁与变形机理。通过体积压缩试验将聚氨酯变形转化成压强形式,避免了有限元模拟中构建本构模型与处理耦合变形的问题。利用ABAQUS软件建立了二维轴对称模型,揭示了板料变形机理,分析了浸入深度与应力三轴度的变化情况以及板料厚度对冲裁力和塌陷程度的影响。设计制造了软模冲裁装置,从冲裁力-行程曲线方面进行了工艺试验验证。研究结果表明,裂纹在凸模刃口附近产生并单方向扩展;聚氨酯硬度增加可减少冲孔后的塌陷程度,但同时会增大冲裁力;随着材料厚度增加,冲裁力与塌陷程度均明显增大。     

冲裁间隙的选择及对冲压生产的影响

叙述了冲裁间隙和冲裁断面的结构特点,分析了合理冲裁间隙的选择及选择时的注意事项,讨论了冲裁间隙对冲裁件质量(尺寸精度、断面质量、毛刺、翘曲和斜角)、冲裁力、卸料力、推件力、顶件力及冲模寿命等影响。     

对冷冲模具冲裁间隙的商讨

通过冲裁间隙对冲裁断面、冲裁力的影响,提出合理冲裁间隙。     

冲裁力及其修正系数

本文导出了理论冲裁力计算式，引入了修正系数和冲裁力综合修正系数，建立了实际冲裁力的计算模型，通过实例计算了归纳出了几条有益的结论。     

精密冲裁力的滑移线法计算

在分析精密冲裁的基础上，运用滑移线理论推导了计算精密冲裁力的理论公式，并通过实例验证，该公式比常用的计算公式更接近实际值。     

负间隙冲裁的力学分析

分析负间隙冲裁机理，建立冲裁力学模型，并给出冲裁力的计算公式。     

斜刃冲裁工艺力的计算及模具结构最优化设计

详细探讨了四种典型斜刃冲裁模冲裁力的计算公式,分析了冲裁力随行程变化的规律,解决了以往计算最大冲裁力的错误和不确定因素.同时通过分析,研究了最优斜刃口的形状.在刃口高度相同时,采用最优刃口冲裁力最小.     

平面板料斜刃冲裁的冲裁力研究

通过对斜刃冲裁和倾斜板料冲裁的大量研究,笔者发现长期使用的斜刃冲裁的冲裁力计算公式是不完整的。本文对斜刃冲裁的冲裁力进行了推求,得到了一个新公式。该公式与以前的公式共同表达了斜刃冲裁的冲裁力。     

毛坯压边对冲裁过程影响的研究

通过对H62和LY12进行试验，找出了压边力、冲裁力和冲裁质量的相互影响的定量数值关系，分析解决了实际中出现的问题。研究为设计模具提供了理论基础，增加了模具的可靠性，减少了设计周期。在现实生产中具有一定指导意义。