鍍鋅板圓盤剪分切加工過程有限元仿真與實驗研究.pdf

1、家電、汽車、電工電訊、辦公機器、五金制品等行業(yè)的高速發(fā)展促使金屬制品業(yè)在加工工藝理論、裝備水平、質(zhì)量要求等方面發(fā)生了巨大的變化，對金屬板材及其制品的精度要求越來越高。將寬幅面的金屬板材分切為所需寬度的帶材是制作精密金屬制品的基礎，因此，對金屬板材圓盤剪精密分切加工的要求也在不斷提高。為深入理解圓盤剪分切加工機理、優(yōu)化工藝參數(shù)和控制分切質(zhì)量，本文對鍍鋅板的傳統(tǒng)分切工藝和塑性剪切壓迫分離精密分切工藝進行了有限元仿真和實驗研究，分析了板材的變

2、形斷裂過程、分切斷面形貌和剪切力等內(nèi)容。
　　根據(jù)金屬板材圓盤剪傳統(tǒng)分切工藝原理，應用DEFORM-3D建立了鍍鋅板分切加工的三維有限元模型，仿真分析了板材的變形斷裂過程和應力狀態(tài)的變化情況，得到的斷面形貌與實際加工的結(jié)果一致。通過材料金相組織和等效應變狀態(tài)分析了材料的塑性流動規(guī)律，隨著圓盤刀的逐漸切入，刀具刃口處材料發(fā)生明顯的塑性流動，產(chǎn)生劇烈的塑性變形，且變形程度隨刀具切入深度的增加而增加。同時獲得了剪切力和軸向力變化曲線，較

3、好反映了分切過程中力的變化規(guī)律，并與剪切力理論計算值進行對比，表明本文的仿真結(jié)果可信，能夠為剪切力的分析提供參考。仿真計算發(fā)現(xiàn)，隨著上下圓盤刀側(cè)向間隙的增大，剪切力和軸向力都逐漸減小;而隨著徑向重疊量的增大，剪切力逐漸減小，軸向力逐漸增大。
　　針對金屬板材的圓盤剪分切加工，采用塑性剪切壓迫分離工藝可以得到平整無毛刺的分切斷面，基于精密分切加工實驗建立了有限元模型，采用DEFORM-2D進行仿真，通過金屬流變組織和材料靜水應力的變

4、化情況分析了鍍鋅板的變形過程和斷面形貌的形成，仿真得到的分切斷面特征與實驗結(jié)果具有良好的一致性。研究了圓盤剪徑向間隙和側(cè)向間隙對無毛刺精密分切工藝的影響，發(fā)現(xiàn)當側(cè)向間隙一定時，徑向間隙為板材厚度的20％時分切斷面質(zhì)量最好;側(cè)向間隙小于板材厚度的2.5％時才能實現(xiàn)塑性剪切壓迫分離工藝，在合理的側(cè)向間隙范圍內(nèi)其值變化對分切斷面形貌特征影響不明顯。精密分切過程中材料產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，斷裂帶區(qū)域的硬化程度和深度最大，上下兩個塌角區(qū)域硬化程度較小