基于伺服壓力機的厚板變速沖裁工藝研究.pdf

1、沖裁加工是最重要的沖壓工藝之一，約占整個沖壓加工工序的50％～60％。沖裁過程中通常伴隨著強烈的振動和噪聲，不僅嚴(yán)重危害人的身心健康，還會影響制件的質(zhì)量，降低沖壓設(shè)備和模具壽命。由于沖裁大多在普通機械壓力機上進行，受沖壓設(shè)備運動特性的限制，難以通過改變沖裁速度來實現(xiàn)減振降噪以及改善制件質(zhì)量。如今，隨著社會的發(fā)展，節(jié)能減排、環(huán)保等綠色制造技術(shù)已成為人們關(guān)注和研究的熱點。對于普通壓力機上的沖裁加工，由于能耗高、沖裁噪聲大等缺點，使得人們不斷

2、開發(fā)新的沖裁加工工藝。本世紀(jì)初，伺服壓力機的出現(xiàn)，為解決這一問題打開了新的局面。人們逐漸地把焦點轉(zhuǎn)移到基于伺服壓力機的變速沖裁工藝上。
　　 這種新型的壓力機采用伺服電機直接進行驅(qū)動控制，滑塊運動具有高的可控性，可根據(jù)工藝需要對沖壓載荷和加載速度進行實時控制，工作性能和工藝適用性大大提高。
　　 本論文以5mm的厚板Q235A、20鋼、A6061鋁、SUS304不銹鋼為研究對象，應(yīng)用DEFORM-2D軟件建立沖裁加工的有

3、限元模型，通過采用有限元模擬、理論分析以及與實驗相結(jié)合的方法，對沖裁過程中的裂紋擴展路徑、變形區(qū)材料塑性流動、沖裁速度與沖裁間隙對斷裂過程、沖裁件斷面以及沖裁工藝噪聲的影響等進行了研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.通過理論分析，建立了合理的沖裁有限元模擬模型，對沖裁變形過程的等效應(yīng)力應(yīng)變進行了分析，并獲得了不同沖裁間隙和沖裁速度等工藝參數(shù)下沖裁力曲線以及最大沖裁力的變化規(guī)律和沖裁斷面質(zhì)量的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明:隨著沖裁

4、間隙的增大，最大沖裁力不斷降低，光亮帶逐漸減小，圓角帶逐漸增大:隨著沖裁速度的增大，最大沖裁力緩慢增加，光亮帶逐漸減小，圓角帶逐漸增大。模擬分析結(jié)果可為變速沖裁過程中裂紋的產(chǎn)生、擴展提供理論基礎(chǔ)，同時為變速沖裁噪聲研究提供理論依據(jù)。
　　 2.通過實驗，得出沖裁過程中材料的塑性流動規(guī)律，四種不同沖裁間隙下板料的初始斷裂點位置和斷裂區(qū)間，為基于伺服壓力機的保壓變速運動曲線的設(shè)定提供依據(jù)。同時還得出不同間隙和速度對沖裁件斷面質(zhì)量的影

5、響規(guī)律。隨著沖裁間隙和沖裁速度的增大，光亮帶高度減小，圓角帶高度增大。相比之下，沖裁速度對光亮帶和圓角帶影響較小，都在板厚的2％以內(nèi)。實驗結(jié)果與模擬結(jié)果基本一致。
　　 3.通過在伺服壓力機上設(shè)定不同的運動曲線，獲得不同沖裁速度下沖裁噪聲規(guī)律。結(jié)果表明，隨著沖裁速度的增大，沖裁工藝噪聲也隨著增大，其中，沖裁速度對20鋼、Q235A、A6061鋁等三種板料的沖裁工藝噪聲影響顯著，SUS304對沖裁速度不敏感，且噪聲水平很高。保壓變

6、速運動與相應(yīng)不保壓的曲柄恒速運動沖裁模式相比，20、Q235A、A6061的最大沖裁噪聲降低幅度超過8dB。同時，沖裁間隙也是影響沖裁工藝噪聲的重要因素。Q235A在7％t的間隙下沖裁，保壓運動模式與普通沖裁模式相比，最大降噪約20dB。在一定保壓時間范圍內(nèi)，延長保壓時間可以有效降低沖裁噪聲。從降噪效果和生產(chǎn)效率考慮，采用0.2s的保壓時間較為合理。
　　 本論文研究的基于伺服壓力機變速沖裁工藝，不僅可以豐富沖裁加工工藝和理論，