基于伺服驱动机械压力机的静音冲裁工艺研究

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1、广东工业大学硕士学位论文基于伺服驱动机械压力机的静音冲裁工艺研究姓名：南雷英申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：孙友松20070501摘要冲裁是最重要的冲压工艺之一，它不仅可作为其它复杂冲压加工的准备工序，还可以直接获得具有一定精度要求的制件。由于在板料的冲裁加工过程中，变形集中在很小的区域内，且以断裂方式告终，使得其研究存在很多困难。而且由于冲裁大多在普通曲柄压力机上进行，冲压设备运动特性的局限性，运动特性固定，不能改交，迄今为止，对于冲裁工艺的研究主要集中在模具结构、工艺参数等方面，针对压力

2、机滑块运动特性对冲裁过程影响的研究尚未见报道。板料的冲裁过程是随着板料的断裂分离而结束，因此，冲裁过程中积蓄在压力机机身的弹性变形能随断裂的产生而瞬时释放，引起压力机强烈的振动，产生较大的噪音和对模具以及设备的损坏。目前，对冲压生产中的噪音治理主要采用消极减振的方法，如在压力机底座与基础之间安装减振元件，这虽然将振动与基础隔离，可以减少部分振动和噪音，但是它不能从根本上消除振动和噪音。本世纪初始，一种新型的压力机一伺服压力机的出现，为解决这一问题带来了新的希望。这种压力机由交流伺服电机驱动，滑块运动特性可

3、任意调节，通过调节压力机滑块特性来改变冲裁过程积蓄在压力机机身的弹性变形能量的释放时间，使变形能在材料冲断之前就基本释放完毕，从而最大限度地减轻压力机冲裁引起的振动，从根本上解决冲裁振动问题，有可能实现静音冲裁，称之为主动减振法。本文从金属板料冲裁加工过程的基础理论出发，分析了板料冲裁加工过程中的塑性变形和断裂过程、研究其数学模型以及采用有限元法求解的具体方法，重点研究了网格重划、断裂问题的处理以及不同冲裁工艺参数对板料断裂的影响等．应用Deform-2D商业有限元分析软件，用NormalCockrofl

4、&Latham断裂准则，对不同厚度的板料冲裁过程进行模拟计算，获得冲裁过程各阶段应力、应变状态，冲裁工艺参数对板料裂纹产生及断裂位置的影响，以及整个过程冲裁力的变化，可作为减轻冲裁振动、降低冲裁噪声的基础。按照课题组自行研制的舳吨伺服精密螺旋压力机的结构，建立了压力机冲裁受力的数学模型．采用Matlab／Simulink对冲裁过程进行数值仿真的方法，对不同滑块运动特性曲线冲裁时冲头的运动进行仿真，由冲断时冲头的振动幅值和振荡次数可以判别振动的大小。按照在冲断前降低冲头速度，释放弹性能的思路，设计了多种滑块

5、的运动曲线，以期获得最佳的减振效果，以减速起始点和减速幅度为优化变量，振动幅值最小为目标进行优化，获得了一定材料和板厚的最佳减振工艺参数。仿真表明，按照最佳工艺进行冲裁，振幅可较匀速冲裁降低70％以上，可以基本实现静音冲裁。关键词冲裁有限元分析伺服压力机振动仿真AbstractBlankingiso位ofthemost．唧ortmstampingprocesses,notonlycanitbethepreparationforthecomplexstamping，butalsoitcangetworkpi

6、eceswithacertainaccuracydirectly．Therea地lotsofdifficultiestostudysheetmetalblankmgprocesssincethedeformationislimitedinatinyareaofsheetmetalandendswith丘actme．Moreover,asmostblankingworksOn廿aditiomla龃kpresses，alDngwiththefixeddynamiccharacteristics,andthel

7、imitationofthemovementcharacteristicswithstampingequipments，thestudiesonblankingfocusedchieflyondiestructure,craftparanldersand∞Onwhilethestudyabouttheeffectofdynamiccharacteristicsofsfideontheblankingprocessisunreported．Sheetmetalblankingendswiththe丘accu

8、∞．andthustheelasticenergyaccumulatedinthepressbodyreleaseswiththefi'acturc,bringingsev翻t-evibration,greatnoiseanddan]agetothedieandequipments．Uptonow,passivedamping,forexampleaddingvibration-reducingcomponentsbet3Me