異形件微沖裁有限元分析與模具設(shè)計(jì).pdf

1、碩士學(xué)位論文異形件微沖裁有限元分析與模具設(shè)計(jì)FiniteElementAnalysisandMoldDesignonMicroBlankingoftheIrregularShapedParts學(xué)21104084完成日期：2Q!壘!Q魚大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著產(chǎn)品微型化的發(fā)展，微型零件的需求量不斷增加，微沖裁技術(shù)以其生產(chǎn)率高、材料損失少、加工質(zhì)量好、工藝簡單等優(yōu)勢

2、，受到越來越多的重視。但是微沖裁成形過程中材料的變形復(fù)雜、微觀塑性理論不成熟，對微沖裁的成形機(jī)理和工藝都還處于探索階段，這制約了微沖裁技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。微小異形件用途廣泛，但是其加工難度較大，并且針對異形件微沖裁的相關(guān)研究較少，論文以某微異形件為沖裁對象開展研究，對其加工過程進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)出適用于該件加工的模具。為了探尋微沖裁加工的機(jī)理，首先對微成形加工中存在的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行了分析，從表面層模型和應(yīng)變梯度理論兩個(gè)方面來進(jìn)行解釋，再對

3、沖裁過程進(jìn)行研究，分析了尺寸效應(yīng)對微沖裁的影響。分析發(fā)現(xiàn)：微沖裁中由于尺寸效應(yīng)的存在，模具的幾何尺寸和材料的特征尺寸都會(huì)影響微沖裁過程，進(jìn)而影響到?jīng)_裁的工藝、模具、機(jī)床的設(shè)計(jì)，必須對微沖裁的尺寸效應(yīng)進(jìn)行研究。為了研究微沖裁中材料的特性，建立材料在微尺度下的本構(gòu)模型，設(shè)計(jì)了一個(gè)薄板微拉伸試驗(yàn)，對不同厚度的試樣進(jìn)行拉伸。分析表明：隨著板厚的減小，試驗(yàn)的重復(fù)性變差、材料的延展性先增加后減小、拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。根據(jù)表面層模型和Ha

4、llPetch公式，建立了考慮尺寸效應(yīng)的材料本構(gòu)模型。異形件微沖裁加工是一個(gè)復(fù)雜的非線性彈塑性及斷裂變形過程，為了研究異形件微沖裁加工過程，利用有限元軟件建立了某異形件微沖裁加工的有限元模型進(jìn)行仿真分析。有限元分析結(jié)果表明：微沖裁與宏觀沖裁加工變形過程一致，沖裁件的斷面組成也與宏觀沖裁類似；材料的尺寸參數(shù)(薄板厚度、晶粒尺度)和模具的幾何尺寸(沖裁間隙、凹凸模刃口圓角)的改變都會(huì)引起尺寸效應(yīng)，影響到微沖裁的沖裁力、斷面質(zhì)量。對這些影響的

5、規(guī)律進(jìn)行研究對微沖裁的機(jī)理研究、工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。異形件微沖裁加工具有尺寸微小、形狀特殊、沖裁件易變形等特點(diǎn)，對模具的設(shè)計(jì)有較高要求。論文基于有限元分析結(jié)果，再結(jié)合異形件沖裁的特點(diǎn)，對模具的沖裁間隙、凹凸模尺寸等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和計(jì)算，設(shè)計(jì)出一套模具，并使用Creo軟件進(jìn)行三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真，仿真中各部件運(yùn)動(dòng)良好，相對位置準(zhǔn)確，各零件之間沒有干涉，滿足模具設(shè)計(jì)要求。論文的模具設(shè)計(jì)方法對指導(dǎo)異形件微沖裁的模具設(shè)計(jì)具有一定參