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在铝合金的冲裁过程中,非常容易产生碎屑、毛刺等问题。毛刺可能造成电子器件因短路而损坏,划伤工件,降低装配精度等问题;碎屑附着在模具和零件表面,影响冲压件表面质量、模具使用寿命和产线生产效率,所以有必要对铝合金板冲裁断面质量进行深入研究。本文设计了AA5182和AA6016铝合金的冲裁试验,在模具材料为常见的SKD11时,获得了最佳的工艺参数组合,在该工艺参数下研究了模具材质和预应变对冲裁的影响,并分别采用了四种韧性断裂准则Rice-Tracy、Oyane、Brozzo和McClintock,对该工艺参数进行了数值模拟仿真,并对碎屑的成因进行了相关研究,得到如下结论:(1)探索了模具材料为SKD11时,工艺参数对冲裁的影响。随着冲裁间隙的增加,废料端弯曲变形加剧,圆角带长度增加,光亮带比例下降;减小上模圆角半径,有助于降低毛刺高度和圆角带长度,但不能阻止毛刺的产生;冲裁角度改变了裂纹的扩展方向,使应变局部区域从上模刀刃口向下模刀刃口方向延伸,而不是向下模刀起初压痕的位置延伸,因此降低了毛刺产生的可能性。碎屑量、光亮带比例大小受冲裁间隙、上模圆角半径和冲裁角度的综合影响;在冲裁间隙为0.12mm即10%t时,另外两组工艺参数任意组合,铝合金断面上均无毛刺产生。(2)研究了模具材料和预应变对冲裁的影响。多次冲裁后模具材质对断面质量的影响:碎屑量GGG70L优于SKD11优于HMD5;对毛刺高度、断面轮廓无影响;光亮带比例受三种模具材料影响幅度在20%以内,整体上SKD11最优,HMD5其次。板料经过预应变后,在最优工艺参数组合条件下仍无毛刺产生;冲裁碎屑量稍有增加,且容易产生细长丝,碎屑量受预应变方向的影响不大;光亮带比例在发生预应变后明显降低,双向等拉预应变使AA5182和AA6016材料的光亮带比例降低幅度均大于单向拉伸预应变,分别为32.74%和31.54%。(3)比较了在最佳工艺参数下的模拟结果,得出Brozzo的模拟结果最佳。通过对冲裁过程进行模拟,得出碎屑产生于光亮带和断裂带。在上侧裂纹萌生初始,产生长丝状碎屑;在上、下主裂纹汇合之前,碎屑产生在断裂带;上下主裂纹汇合之后,上模刀刮擦断面凸起部分时产生碎屑形成光亮带。对断裂带碎屑从微观上进一步作了研究,对于AA6016材料,韧窝直径较大,韧窝密度较小时,碎屑量较少。对于AA5182材料,韧窝直径在3.16时,无碎屑;韧窝直径数值距离3.16越小,碎屑量越少;碎屑量与韧窝密度关系不是很明显。