文档介绍：重庆理工大学
硕士学位论文
闭挤式精冲工艺的数值模拟及参数优化
姓名:王正立
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:邓明
2011-05
摘要

摘要
齿圈压板精冲是制造板状精密轮廓零件的先进技术,但对材料的塑性要求较
高,且可精冲材料的厚度有限。闭挤式精冲是主要针对低塑性、厚板材料的一
种新型精冲技术。目前,该项技术已经获得了发明专利,并进行了一些初步研究,
但该新工艺在工程实际中应用所需的基础研究进行得还不够,特别是所涉及的工
艺参数优化问题还未得到解决。本课题拟通过数值模拟和物理实验相结合的方
法,对闭挤式精冲的工艺规律进行研究,并对相关工艺参数进行优化,以丰富其
技术体系,为该新工艺的工业应用创造条件。
本文首先通过对材料进行拉伸试验,在获得材料性能参数的基础上求
出了材料的流动应力方程,并通过体积相等理论计算出了坯料的体积计算
公式,建立了有限元模拟模型,采用体积成形模拟软件—Deform 2D,对闭
挤式精冲过程进行了有限元模拟。其次,在借鉴以往研究和实验的基础上,
分析了变形区材料所受应力状态对其断裂损伤的影响规律。然后,在综合
简单对比试验和正交试验各自优点的基础上,通过大量有限元模拟的方法,
研究了反顶力和模具各工艺参数(凸、凹模间隙,凹模圆角半径,凹模型
腔锥面的倾斜角度,凹模的压料长度和凸模与副凹模的预置高度差)对成
形面光亮带比例的影响规律及影响程度大小;凹模倾斜角度与合模力的关
系。最后,在有限元模拟基础上,设计、制造了实验模具,并进行了相关
物理实验,通过改变不同坯料的体积,检验并进一步修正了坯料体积的计
算公式;提出了适用于闭挤式精冲的冲裁力、合模力及最佳反顶力计算公
式;揭示了反顶力和相对冲裁间隙对工件成形面质量的影响规律,得到了
闭挤式精冲工艺的合理参数。
研究表明,通过有限元模拟的方法所获得的闭挤式精冲的精冲力、合模力及
反顶力与实际值比较接近;模具相对冲裁间隙和反顶力大小对工件成形面质量起
着非常重要的作用。

关键词:闭挤式精冲,数值模拟,参数优化,模具,实验

I
Abstract

Abstract
Fine blanking is an advanced technology that is used to manufacture
platelike sophisticated contour parts, but demand high plastic and finite
thickness. Closed extruding-type fine-blanking in this thesis is a new-type
fine-blanking technology that can be applied to fine-blank the thick plate
materials with low plastic feature. For the time being, this technology has got
the patent right for invention and has been done some preliminary research;
however, the fundamental study in this new technology when applied in
engineering practice is not enough, especially the involved process parameter
optimization has not been solved. This thesis plans to study the technological
rule of closed extruded-type fine blanking through numerical simulation and
physical experiments and optimize related process parameters to enrich its
technology system, setting the stage for industrial application of this new
technology.
This paper made a tensile test on materials firstly, evaluate the flow stress
equation of material bas