微成形工藝關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著社會的不斷進(jìn)步和生活水平的日益提高，人們對于日常生活產(chǎn)品的要求日趨微型化、智能化、多功能集成化等。因而隨著電子工業(yè)及精密機(jī)械的飛速發(fā)展，微型產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用于移動電話、手提電腦、微型導(dǎo)航系統(tǒng)、集成電路封裝、醫(yī)療器械和微型傳感器等行業(yè)，據(jù)估計在未來的5年中，由于微型化概念帶來的微細(xì)產(chǎn)品交易高達(dá)15-35億美元。 由于尺寸效應(yīng)的存在，不能直接將宏觀成形工藝的知識和技術(shù)引入到微成形工藝中，同時，原有的本構(gòu)方程也不適應(yīng)于微成

2、形工藝。本文通過不同特征尺寸的微細(xì)}t62黃銅棒料和微細(xì)AISI 304不銹鋼板的單向拉伸實(shí)驗(yàn)，研究材料晶粒尺寸和特征尺寸對流動應(yīng)力的影響。對于H62黃銅，退火溫度越高，晶粒越大，所得試樣的流動應(yīng)力越小，同時材料性能數(shù)據(jù)離散程度增大。對于AISI 304不銹鋼板，隨著試樣厚度的減小，材料的流動應(yīng)力也隨之減小，表現(xiàn)出明顯的尺度效應(yīng)。 本構(gòu)模型是數(shù)值模擬的基礎(chǔ)。因此要建立精確的微成形過程的有限元模型，必須建立精確的材料本構(gòu)模型。本文

3、以材料的單向拉伸實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，基于Swift模型，將尺寸因子引入本構(gòu)模型，建立了反應(yīng)微成形過程材料流動規(guī)律的本構(gòu)模型，取得了良好的效果。 FLD是衡量板料成形性能的重要工具。但是在微細(xì)板料沖壓成形過程中，由于板料厚度和成形特征是一個數(shù)量級，從而不能將板料簡化為殼單元。因此，傳統(tǒng)的FLD不再適應(yīng)于微沖壓成形過程。本文基于厚度準(zhǔn)則和等效應(yīng)變準(zhǔn)則，建立了評價微細(xì)板料成形性能的準(zhǔn)則。并將該準(zhǔn)則和數(shù)值模擬相結(jié)合，優(yōu)化PEMFC燃料電池極板的

4、幾何參數(shù)。模擬結(jié)果表明，相對沖頭圓角半徑r／f和流動槽相對寬度w／h是影響極板成形性能的主要因素。當(dāng)w／h小于1.12時，板料的成形性能小于1，這說明此時板料的成形性非常差，非常可能出現(xiàn)破裂失效。 微擠壓作為一種全新的塑性加工技術(shù)，具有成形性好，設(shè)計自由度大、成形精確、成本低、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，因而在所有運(yùn)用的微細(xì)零件中，通過微擠壓工藝成形的零件占很大的比例。本文在總結(jié)大量生產(chǎn)條件下冷擠壓模具設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考傳統(tǒng)擠壓模具的設(shè)

5、計方法，根據(jù)微擠壓的工藝特點(diǎn)，設(shè)計和加工出了總體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于組裝及拆卸的正、反兩種微擠壓模具。 根據(jù)自行設(shè)計的正反兩種擠壓模具尺寸和結(jié)構(gòu)，建立了微擠壓工藝的有限元模型。根據(jù)微擠壓的工藝特點(diǎn)，運(yùn)用非線性動態(tài)分析LS-DYNA有限元軟件對正反兩種微細(xì)擠壓工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過正反兩種擠壓工藝仿真、分析和對比，揭示了各工藝參數(shù)對微細(xì)擠壓工藝的影響及兩種擠壓工藝的特點(diǎn)。分析模擬結(jié)果可以得知，摩擦對微擠壓的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于宏觀傳