基于ANSYS Workbench的波形弹簧片冲裁工艺参数优化

以离合器从动盘总成中的波形弹簧片为研究对象,利用仿真软件ANSYS Workbench模拟了冲裁凸模的疲劳寿命,分析了冲裁凸模的应力分布状况,研究了工艺参数(凸模的气孔直径、过渡圆角半径以及凸模冲裁部分的长度)对波形弹簧片疲劳寿命的影响。模拟结果表明:当采用无气孔凸模并配合防废料上浮型凹模时,凸模的过渡圆角半径以及冲裁部分的长度分别优化至R1.2 mm以及3.5 mm,凸模的疲劳寿命由优化前的24820次提高至优化后的47041次。此外,利用波形片弹簧片的落料级进模进行试验验证,优化后的凸模寿命可以达到42948次,模拟值与试验值的误差为9.53%,从而极大地降低了企业的生产成本。     

基于正交试验的波形片冲裁工艺参数优化

以波形片为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对冲裁凸模的磨损进行数值模拟,分析了冲裁凸模的磨损过程,模拟结果表明:随着冲裁过程的进行,凸模的磨损由端面磨损向侧壁磨损转变。此外,利用正交试验对波形片冲裁的工艺参数进行优化,通过正交试验的方差分析得出冲裁间隙对波形片冲裁凸模磨损的影响比较显著,并通过极差分析得出工艺参数对波形片冲裁凸模磨损影响的主次关系依次为:冲裁间隙、凸模刃口圆角半径、冲压速度,并且得出优化后的冲裁工艺参数,即冲裁间隙为12%t(t为板料的厚度),凸模的刃口圆角半径为0.02 mm,冲压速度为5 mm·s~(-1)。冲裁凸模的最大磨损量由优化前的2.84×10-6mm减小为优化后的2.68×10-6mm,从而较好地指导企业的生产。     

基于光亮带长度的冲裁凸模磨损的仿真预测

磨损是冲裁模具常见的一种失效形式,以预减振盖板零件为分析对象,利用Pro/E软件建立板料冲裁的几何模型,应用Deform-2D模拟软件对板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁过程中的应力分布状态,研究了冲裁工艺参数对零件光亮带长度及凸模磨损深度的影响。仿真结果表明:光亮带的长度随着冲裁间隙与凸模刃口圆角半径的不断增大而减小,而随着冲裁速度的逐渐增大而增加;凸模的磨损深度随着冲裁间隙的不断增加而减小,而随着凸模刃口圆角半径与冲裁速度的增大呈现出逐渐增加的变化趋势。此外,设计了一副冲压级进模进行试验验证,光亮带长度的模拟值与试验值分别为0.569与0.518 mm,两者之间的相对误差为9.85%,从而验证了利用光亮带长度间接衡量模具磨损情况的可行性。     

基于DEFORM的预减振轴套板预切冲裁

以汽车离合器中的预减振轴套板为研究对象,建立预减振轴套板预切冲裁的有限元模型,运用DEFORM-2D仿真软件对板料的预切冲裁过程进行数值模拟,并且设计冲压级进模进行试验验证,分析了板料冲裁工艺参数与零件冲裁断面质量之间的影响变化趋势。根据研究结果得知:预减振轴套板零件冲裁断面的光亮带长度随着落料冲裁间隙、预切深度以及凸模刃口圆角半径的不断增大而逐渐减小,而随着冲裁速度的不断增大则呈现出逐渐增加的变化趋势。此外,数值模拟值与试验值之间的最大相对误差为14.9%,从而验证了有限元仿真的正确性。     

基于BP神经网络的传力片冲裁凸模磨损仿真预测

以离合器盖总成中的传力片作为研究对象,借助Deform-3D仿真软件模拟了传力片冲裁过程中的凸模磨损情况,依据正交仿真试验的数据以及BP人工神经网络对传力片冲裁凸模的磨损量进行仿真预测。将冲裁间隙、凹模刃口圆角半径与冲裁速度作为BP神经网络的输入层,将冲裁凸模的最大磨损深度作为BP神经网络的输出层,建立3-12-1的3层BP神经网络。BP神经网络通过训练之后,仿真预测的最大误差为1.14%。基于正交试验的仿真数据对BP神经网络的性能进行检验,BP神经网络的仿真预测值与数值模拟值之间的误差为2.09%,并利用冲压级进模对BP神经网络的仿真预测值进行试验验证,两者之间的相对误差为8.25%,验证了BP人工神经网络应用于传力片冲裁凸模磨损仿真预测的准确性。     

中小型定型零件的级进模设计

以自停连杆冲裁、弯曲级进冲压工艺分析和级进模的设计为例，介绍了中小型定型零件的级进模结构、，中裁窄长孔凸模和凹模的设计方法和防止细小凸模失稳的保护措施。     

多工位高速冲压级进模具错层模板结构

分析平行模板结构的级进模具,由于受到模板厚度的限制,模具凸模长度较长。当凸模截面尺寸小,且采用硬质合金材料时,凸模抗冲击性能差,冲裁中易发生折断。该类模具结构不适合采用高速精密级进冲模加工产品尺寸小、生产批量大的电子产品。文章提出一种新型错层模板模具结构,有效缩短冲裁凸模长度,提高了硬质合金凸模抗冲击性能,避免凸模在高速冲压条件由于振动发生折断。     

冲裁毛刺对疲劳寿命影响的数值仿真分析

由于冲裁毛刺对疲劳性能具有很大的影响,运用线弹性模型对止动弹簧片冲裁毛刺进行数值仿真模拟,提出一种考虑冲裁毛刺对疲劳性能影响的疲劳计算方法。通过定量计算毛刺对零件结构几何边界应力的影响程度,得出因冲裁毛刺影响而造成的应力集中程度;综合材料应力-寿命曲线与载荷谱,运用疲劳积累损伤理论计算出零件的疲劳寿命;在数值仿真分析中计算出添加毛刺与未添加毛刺单元的零件疲劳寿命。通过实验对零件的疲劳寿命计算值进行对比分析验证,结果表明:定量考虑冲裁毛刺对结构的影响能够提高疲劳寿命的计算精度。     

基于正交试验的板料预切冲裁断面质量优化

以离合器中的冲压零件为分析对象,选择预切冲裁深度、冲裁间隙以及冲裁速度为影响因素,以光亮带长度作为评价指标,建立4因素3水平正交试验,利用Deform-2D仿真软件对不同冲裁工艺参数组合下的板料预切冲裁断面质量进行了有限元模拟。通过正交试验的极差分析得知,冲裁工艺参数对板料预切冲裁断面质量的影响程度分别为:冲裁间隙冲裁速度预切冲裁深度。研究得出板料预切冲裁的最优工艺参数组合为:预切冲裁深度为0.15 mm,冲裁间隙为8%t,冲裁速度为15 mm·s-1,光亮带长度的模拟值为0.83 mm。借助冲压级进模进行冲裁试验,光亮带长度的试验值为0.738 mm,其与有限元模拟值之间的相对误差为12.5%,可为企业的实际生产提供指导。     

汽车吸能盒零件多工位级进模设计

针对厚度大、强度高、成形困难且尺寸精度要求高的汽车吸能盒零件,通过工艺分析确定了直排中间载体的排样设计的14工位级进模冲压方案,材料利用率达75.14%。采用有限元模拟方法分析了产品成形过程中的回弹变形量,通过在侧整形工位施加补偿的方法解决了回弹超差问题;采用先冲孔后成形的方式解决了位于圆角上的溃缩孔无法直接冲裁的问题;采用挂台加背托板的形式固定凸模,解决了冲裁轮廓不封闭引起的冲裁力不平衡的问题;设计了楔形回退机构,解决了零件存在冲压负角无法直接成形的问题。生产试制结果表明,该级进模设计合理可靠,产品质量达到要求,生产效率高。     

大尺寸渐开线齿圈精冲技术

针对大尺寸渐开线齿圈的结构特点,结合精冲工艺特征分析了精冲制齿工艺的技术难点,设计了精冲模具。为了满足精冲工艺过程所需的三向压应力,针对性地开发了凸起式反压板结构和窄边凹模结构。结合凸起式反压板结构和窄边凹模结构特点,开展了大尺寸渐开线齿圈零件数值模拟实验和精冲制齿工艺实验,并对所加工的零件进行了检测。采用精冲工艺加工的大尺寸渐开线齿圈剪切面无撕裂,齿部变形区材料在三向压应力作用下,发生了较大的塑性变形,产生了加工硬化,齿部硬度值有了很大提升,提高了齿部耐磨性。所加工的齿圈零件齿根部表面硬度可达384 HV,齿侧部表面硬度相对于齿根部较低,硬度最大处为344 HV。通过精冲加工的齿圈零件齿部具有较高的残余压应力,能够提高零件齿部的耐疲劳性能,有效地增加了零件的使用寿命。零件齿部切向残余压应力为290.4 MPa,轴向残余压应力为455.6 MPa。     

Optimum selection of variable punch-die clearance to improve tool life in blanking non-symmetric shapes

Punch-die clearance is a well-known parameter affecting both tool life and edge quality of parts in blanking and piercing. Selecting the optimum or best punch-die clearance can give a significantly longer tool life by minimizing tool wear. Previous studies have shown the effect of punch-die clearance on various sheet materials and thicknesses during blanking of round parts while non-round geometries are more commonly found in industrial applications. Therefore, in this study, the effect of part geometry is considered to select the ‘best’ punch-die clearance to minimize tool wear. In blanking non-round geometries, the punch and die undergo non-uniform wear, with higher wear observed in areas with sharp radii and abrupt changes in geometry. In the present study, the effect of punch-die clearance on punch stress for blanking various shapes is investigated using Finite Element (FE) analysis. The punch-die clearance that gives the lowest value of the punch stress for the different part geometries is identified. A method is developed to select a geometry dependent variable punch-die clearance to obtain more uniform wear on the punch, thereby increasing the punch and die life.     

基于零件冲裁毛刺高度的冲压模具磨损预测

冲压模具的磨损会引起冲裁间隙的增大,导致零件冲裁毛刺高度的增加。利用DEFORM-2D软件对0.8 mm料厚的CK75弹簧钢板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁模具的磨损过程,深入研究了冲裁工艺参数对冲裁毛刺高度与模具磨损的影响变化趋势。研究结果表明:在研究的冲裁工艺参数范围内,零件冲裁毛刺的高度随着冲裁间隙与冲裁速度的不断增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增大则表现出先增加后减小的变化规律;冲裁凸模的磨损深度伴随着冲裁间隙的增大而逐渐减小,随着冲裁速度的增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增加表现出先增大后减小的变化规律。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,冲裁毛刺高度的仿真值与试验值之间的最大相对误差为17.7%,从而为衡量模具磨损状况提供了一种比较直接的方法。     

一种适用于超高速冲压新型产品的冲裁模具结构

为实现超高速模具量产,对经典的U型冲裁结构进行了优化,将原始的分离式U型冲裁和下废料双工位优化为单工位一步式冲裁和下废料工艺,新结构将产品切除和废料切除工位融合到一起,提高了U型凸模的强度、缩短了模具长度、减小了跳废料率,保证了产品质量;新结构在同一工位上同时获得产品且切除废料,无需采用连料方式传送废料,从而缩短了原材料的宽度,降低了材料成本,减少了误送。同时,模具速度从原有的800次·min-1提高到2000次·min-1,实现了超高速的目的,并且该新结构被成功地推广到其他相类似的结构中,实现了技术的互通性。     

盖板多工位级进模的设计

设计了一套大型多工位级进模具,其设计特点是对长达2000 mm的模板进行拆分,解决了大型模具零件加工和装配中遇到的难题。模具上模板和下模板均采用整体结构,模具上垫板、凸模固定板、卸料板、凹模板和下垫板均采用分段拼合结构,在凹模板上同时还采用了镶拼结构,这种镶拼结构具有节约模具钢材、镶件便于加工、刃口尺寸和冲裁间隙易调整控制、模具精度高、寿命较长等特点;同时避免了应力集中,减少或消除了热处理变形与开裂的危险;便于维修与更换已损坏或过分磨损部分,延长了模具总寿命,并降低了模具成本。     

基于正交试验的螺母冲裁成形模具磨损分析及参数优化

以某车用螺母冷镦冲裁模具为研究对象,基于Archard磨损理论采用有限元分析软件DEFORM-3D,对上冲头磨损进行模拟分析,结果表明:上冲头的磨损主要发生在受力较大的刃口区域。为使模具寿命尽可能地延长,设计了正交试验,以降低上冲头磨损量为目标,选取冲裁间隙、冲裁速度、上冲头表面硬度、摩擦系数作为因素,并采用极差和方差对结果进行分析,得出各因素对上冲头磨损量的影响程度依次为:冲裁速度>冲裁间隙>上冲头表面硬度>摩擦系数,并得出最优参数组合为:冲裁间隙为8%t、冲压速度为5 mm·s^-1、模具表面硬度为53 HRC、摩擦系数为0.14。上冲头最大磨损量由13.1×10^-6 mm减小为3.66×10^-6 mm,能够很好地指导企业的生产。