沉头孔冲锻成形工艺及模具结构优化

《沉头孔冲锻成形工艺及模具结构优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西安建筑科技大学硕士学位论文沉头孔冲锻成形工艺及模具结构优化专业：材料工程硕士生：梁凡指导教师：杨程副教授摘要本文以90°沉头孔和台阶沉头孔为研究对象，基于冲锻复合成形工艺，分别制定了90°沉头孔和台阶沉头孔的三种冲锻复合成形方法。采用DEFORM分析比较了每种成形方法的行程-载荷曲线、等效应力应变分布和材料流动规律，获得了90°沉头孔和台阶沉头孔的冲锻复合成形机理和最优成形工艺。90°沉头孔的最优成形工艺为冲预孔-压90°沉头孔，台阶沉头孔的最优成形工艺为冲预孔-压台阶孔-修孔。按照模拟获得的最优成形工艺进行了沉头孔的冲锻实验，结果表明最优工

2、艺可以获得尺寸合格、变形均匀的沉头孔。基于获得的沉头孔的最优成形工艺，制定了链条零件上两个90°沉头孔和两个台阶沉头孔的连续模冲锻复合成形工艺，实际生产中常出现小冲头折断、啃刃、磨损严重和制件精度超差等问题。结合生产实践和有限元分析，发现压沉头孔工序时材料会沿长度方向流动导致工序件伸长，这种伸长变形使得前序和后序的冲孔和修孔小冲头承受较大的侧向力。分析了压边力、摩擦系数和冲预孔直径等对工序件伸长量的影响规律，提出了隔离法和疏导法来降低伸长变形对成形的影响。隔离法，即在压沉头孔工序前后增设大的隔离定位销来隔离各工序；疏导法，即在压沉头孔之前，将首

3、尾相连的两个工序件冲切获得一个易变形的连接带，来吸收工序件的伸长变形。在实际生产中，冲头的主要失效形式为断裂和磨损。通过理论计算获得了冲头工作段长度的范围，为15.6mm≤L≤49.8mm。分析了不对中冲裁时冲头的等效应力分布以及冲头的硬度、金相组织、表面粗糙度，获得了冲头断裂的原因为应力集中。测量了零件硬度，发现沉头孔周围产生了较大的加工硬化，导致修孔小冲头磨损严重。分析了冲头硬度、摩擦系数、压边力和凸凹模间隙对冲头磨损的影响规律。设计了冲头刃口为平刃口、圆角刃口等8种刃口形状以及不同冲头工作段长度的冲头结构，分析了冲裁力和冲头等效应力，获得

4、了最优冲头结构为西安建筑科技大学硕士学位论文圆角刃口结构。采用优化后的工艺和模具结构进行了生产实践，获得了尺寸合格的工件，小冲头寿命从20000件以下稳定到50000件以上。关键词：冲锻复合成形；沉头孔；连续模；冲头；有限元模拟西安建筑科技大学硕士学位论文OptimizationoftheStamping-forgingHybridFormingProcessandDieStructureforCountersunkHoleSpecialty:MaterialEngineeringAuthor:LiangFanSupervisor:A/Prof

5、.YangChengABSTRACTInthispaper,aimingat90°countersunkholeandsteppedcountersunkholeastheresearchobject,basingonthestamping-forginghybridforming,threekindsofstamping-forginghybridformingmethodsfor90°countersunkholeandsteppedcountersunkholewereworkedoutrespectively.Theprocess-lo

6、adcurve,effectivestressandstraindistributionandmaterialflowofeachformingmethodwereanalyzedandcomparedbythefiniteelementsimulationsoftwareDEFORM.Theformingmechanismandtheoptimalformingprocessof90°countersunkholeandsteppedcountersunkholewereobtained.Theoptimalformingprocessfor

7、the90°countersunkholeistopunchthepre-holefirstandthentoextrudethe90°countersunkhead.Theoptimalformingprocessofthesteppedcountersunkholeistopunchthepre-holefirst,thenpressthestep,andpunchholefinally.Donestamping-forgingexperimentofcountersunkholeaccordingtotheoptimalformingpr

8、ocessobtainedbysimulation,andanalyzedthemetalstreamline.Theresultsshowoptim