異形件微沖裁有限元分析與模具設計.pdf

1、碩士學位論文異形件微沖裁有限元分析與模具設計FiniteElementAnalysisandMoldDesignonMicroBlankingoftheIrregularShapedParts學21104084完成日期：2Q!壘!Q魚大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要隨著產(chǎn)品微型化的發(fā)展，微型零件的需求量不斷增加，微沖裁技術以其生產(chǎn)率高、材料損失少、加工質量好、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雜、微觀塑性理論不成熟，對微沖裁的成形機理和工藝都還處于探索階段，這制約了微沖裁技術的應用和發(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，對其加工過程進行分析，并設計出適用于該件加工的模具。為了探尋微沖裁加工的機理，首先對微成形加工中存在的尺寸效應現(xiàn)象進行了分析，從表面層模型和應變梯度理論兩個方面來進行解釋，再對

3、沖裁過程進行研究，分析了尺寸效應對微沖裁的影響。分析發(fā)現(xiàn)：微沖裁中由于尺寸效應的存在，模具的幾何尺寸和材料的特征尺寸都會影響微沖裁過程，進而影響到?jīng)_裁的工藝、模具、機床的設計，必須對微沖裁的尺寸效應進行研究。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模型，設計了一個薄板微拉伸試驗，對不同厚度的試樣進行拉伸。分析表明：隨著板厚的減小，試驗的重復性變差、材料的延展性先增加后減小、拉伸強度呈現(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的材料本構模型。異形件微沖裁加工是一個復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行仿真分析。有限元分析結果表明：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)的改變都會引起尺寸效應，影響到微沖裁的沖裁力、斷面質量。對這些影響的

5、規(guī)律進行研究對微沖裁的機理研究、工藝設計及模具設計具有一定的指導意義。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，對模具的設計有較高要求。論文基于有限元分析結果，再結合異形件沖裁的特點，對模具的沖裁間隙、凹凸模尺寸等參數(shù)進行優(yōu)化和計算，設計出一套模具，并使用Creo軟件進行三維建模和運動仿真，仿真中各部件運動良好，相對位置準確，各零件之間沒有干涉，滿足模具設計要求。論文的模具設計方法對指導異形件微沖裁的模具設計具有一定參