基于DEFORM的圓管多異形孔沖裁模具設(shè)計及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、以往圓管壁上的孔常采用鉆、切的方法進(jìn)行加工,這種方法雖能保證較好斷面質(zhì)量和尺寸精度,但是生產(chǎn)效率較低,難以滿足大批量的生產(chǎn)。現(xiàn)代管材加工多采用沖裁的方法進(jìn)行,只需設(shè)計出合理的沖裁模具,便可進(jìn)行批量生產(chǎn),加工效率高。然而難點(diǎn)在于如何設(shè)計合理的沖裁模具和工藝措施,在提高多孔沖裁加工效率的同時保證沖裁質(zhì)量。本文針對主要應(yīng)用于現(xiàn)代飛航導(dǎo)彈尾翼當(dāng)中的高精密軍用零件——壁部有多個異形孔的20鋼圓管沖裁件進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　根

2、據(jù)圓管壁部多個異形孔的形狀尺寸與分布特征,設(shè)計出了沖裁凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式,其中凸模形式包括五種:平刃凸模、凹刃凸模、尖刃凸模、斜刃凸模和階梯凸模。凹模表面結(jié)構(gòu)設(shè)計為弧面,支撐于圓管件內(nèi)部。在分析對比的基礎(chǔ)上,確定了對沖沖裁工藝并設(shè)計出雙斜楔式對沖沖裁模,既提高了生產(chǎn)效率,又保證了沖裁時圓管受力的穩(wěn)定性。
　　基于DEFORM有限元平臺,采用彈塑性有限元方法,建立一TN『管多異形孔對沖沖裁的三維有限元模型。建模過程中,選用各向同性

3、的彈塑性硬化材料作為本構(gòu)模型,使用塑性剪切摩擦模型及罰函數(shù)接觸算法處理復(fù)雜的邊界條件,同時利用Normal(;ockcroft&Latham斷裂準(zhǔn)則模擬沖裁過程中管壁的變形及斷裂行為,使所建模型更具可靠性。
　　采用數(shù)值模擬對比分析的方法,研究了各工藝參數(shù)對圓管沖裁斷面質(zhì)量的影響規(guī)律,以優(yōu)化沖裁斷面質(zhì)量,結(jié)果表明:(1)沖裁合理間隙取0.14~0.24mm時,所得異形孔邊緣輪廓完整,斷面質(zhì)量較優(yōu);(2)沖裁間隙為0.14mm,沖裁

4、速度取5mrn/s時,所得斷面光亮帶最寬,圓角帶和斷裂帶窄小,無毛刺產(chǎn)生,斷面效果最佳;(3)凸模圓角半徑對斷面質(zhì)量的影響小,凹模圓角半徑對斷面質(zhì)量的影響顯著。當(dāng)凹模圓角半徑在0.05mm~0.15mm范圍變化時,光亮帶高度隨半徑增大而增大,斷裂帶高度隨半徑增大而減小,毛刺長度隨半徑增大而逐漸增長。
　　分析研究了各凸模形式下圓管沖裁的變形行為及受力情況。發(fā)現(xiàn),使用平刃凸模和凹刃凸模沖裁,最大沖裁力達(dá)3.0x105N,沖裁行程較短