负间隙精密冲裁微观组织流动及加工硬化性能研
负间隙精密冲裁微观组织流动及加工硬化性能研 负间隙精密冲裁微观组织流动及加工硬化性能研
负间隙精密冲裁是精密冲裁技术的一种,该工艺独特,可在普通冲裁机床上实现精密冲裁,成本低而且效率高,因此应用范围广泛,前景也比较好,普遍地应用于板料冲压成形领域。本课题根据金属材料塑性成形原理,通过对负间隙精密冲裁冲裁凸模行程与
表
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面硬度研究、冲裁件断面显微金相组织变化的研究,更深一步研究了负间隙精密冲裁加工过程中的冲裁材料的变化情况和冲裁件断面加工硬化程度。另外,本课题还采用大变形刚塑性有限元法,利用有限元
分析
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软件DEFORM模拟了负间隙精密冲裁的全过程,预测了不同的冲裁间隙,不同的预留量下板料的损伤断裂情况和变形情况。通过对Q23
5、20Mn、不锈钢、铬青铜等各种材料进行负间隙冲裁加工,测得冲裁行程与表面硬度的关系曲线,研究曲线的变化规律,从力学方面了解了不同材料的负间隙精密冲裁过程及加工硬化情况。利用光镜、扫描电子显微镜等仪器得出负间隙冲裁件在毛刺区、塌角带、剪切带、断裂带等不同区域的金相照片,从中观察冲裁件断面组织的变化和微观形貌的变化,从显微组织的变化上进一步研究了负间隙精密冲裁的整个加工过程。大量的实验数据和实验照片为负间隙精密冲裁过程的研究分析提供了依据,通过本文的研究分析,进一步
证明
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了负间隙精密冲裁过程中材料的挤压成形原理。负间隙冲裁件断面在加工过程中的加工硬化程度增强,断面质量提高,光亮带面积增大。理论分析与科学实验的相互结合使负间隙精密冲裁加工工艺的分析更加深入,这有助于更加全面地掌握负间隙冲裁加工材料变形过程中的变形机理及裂纹扩展机制,以助于优化负间隙冲裁加工工艺,提高冲裁件断面质量,提高劳动生产率。本文的研究将使负间隙精密冲裁的研究更加深入,更有利于负间隙精密冲裁在工业生产中的普及。 摘要4-5Abstract5-10
1. 绪论10-16
1.1 引言10
1.2 精密冲裁技术简述10-12
1.
2.1 精密冲裁技术发展的几个阶段11
1.
2.2 中国精密冲裁技术的发展现状11-12
1.3 负间隙精密冲裁技术概述12-13
1.
3.1 负间隙精密冲裁加工变形机理12-13
1.
3.2 负间隙精密冲裁加工的特点13
1.4 本课题研究的内容、目的、方法、意义13-16
1.
4.1 本课题研究的内容13-14
1.
4.2 本课题研究的目的14
1.
4.3 本课题研究的方法14-15
1.
4.4 本课题研究的意义15
1.
4.5 本课题研究的创新点15-16
2. 金属塑性成形基本理论16-19
2.1 金属冷态下的塑性变形16
2.
1.1 晶内变形16
2.
1.2 晶间变形16
2.2 塑性变形的特点16-17
2.
2.1 晶粒变形的不同时性16-17
2.
2.2 各晶粒变形的相互协调性17
2.
2.3 晶粒与晶粒之间、晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀
性17
2.3 冷塑性变形对金属组织和性能的影响17
2.
3.1 金属组织的变化17
2.
3.2 性能的变化17
2.4 塑性成形中的空洞17-18
2.5 塑性成形中的裂纹18-19
3. 金属塑性成形的有限元法19-21
3.1 引言19
3.2 弹塑性有限元法19
3.3 刚塑性有限元法19-21
4. 负间隙精密冲裁有限元模拟分析21-37
4.1 金属塑性成形有限元模拟分析技术21-22
4.2 模拟分析软件DEFORM22
4.
2.1 概述22
4.
2.2 DEFORM 的主要功能22
4.
2.3 DEFORM 系统模块结构22
4.3 负间隙精密冲裁过程的几何建模步骤22-.4 基本参数23-24
4.5 几何建模及其分析结果24-37
4.
5.1 模型建立及最终模型24-31
4.
5.2 正、负间隙冲裁模拟对比31-33
4.
5.3 等效应变分析33
4.
5.4 等效应力33-34
4.
5.5 断裂损伤34
4.
5.6 凸模冲裁力34-35
4.
5.7 青铜板负间隙精密冲裁模拟35-37
5. 负间隙精密冲裁实验37-42
5.1 前言37-38
5.2 主要实验设备38-40
5.
2.1 J96CY-160 吨液压快速压力机38
5.
2.2 负间隙精密冲裁模具38
5.
2.3 负间隙冲裁模具工艺参数38-39
5.
2.4 冲裁力的测试仪器39
5.
2.5 冲裁行程测试仪器39
5.
2.6 冲裁力与冲裁行程的采集分析仪器39-40
5.
2.7 扫描电子显微镜(scanning electron microscope)40
5.
2.8 光镜40
5.
2.9 显微硬度计40
5.3 实验材料及其基本性能40-42
6. 负间隙精密冲裁实验研究分析42-75
6.1 负间隙冲裁微观裂纹和空洞的的形成机理和对冲裁件质量的影响42-46
6.
1.1 实验主要设备42
6.
1.2 实验步骤、方法42-43
6.
1.3 冲裁断面显微形貌图片及其对比分析43-46
6.
1.4 结论46
6.2 负间隙冲裁件断面的硬度变化及预留量对冲裁力的影响46-61
6.
2.1 负间隙精密冲裁加工硬化简介46
6.
2.2 实验研究46-51
6.
2.3 负间隙精密冲裁预留量对冲裁力的影响51-61
6.3 负间隙冲裁件金相形貌及微观组织研究61-75
6.
3.1 Q235 负间隙冲裁金相形貌及微观组织62-65
6.
3.2 青铜负间隙精密冲裁金相形貌及微观组织65-68
6.
3.3 不锈钢负间隙精密冲裁金相形貌及微观组织68-71
6.
3.4 正负间隙冲裁件不同冲裁变形区金相形貌及微观组织对比71-73
6.
3.5 不同材料冲裁件断裂机制分析对比73-75
7. 结论与展望75-76
参考文献
76-80附录80-81致谢81-82
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