厚板齿形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析.pdf

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1、模具工业2014年第40卷第2期l3厚子板l齿I形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析毛秀，张祥林，查想，曹传亮(华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：运用有限元分析软件对厚板齿形零件的精冲过程进行了数值模拟，对比分析了齿顶、齿根部位主要变形区静水应力及应变的分布情况。结果显示，齿项处静水压应力小于齿根处；齿顶应变区的宽度大于齿根应变区的宽度，齿顶剪切区变形程度大，硬化程度严重。齿根、齿顶处的应变分布与精冲试验所得零件的硬化程度相吻合。探究了齿顶处形成大塌角和易产生撕裂的原因。研究结果为厚

2、板齿形零件的精冲工艺提供了理论指导。关键词：厚板齿形；精冲成形；数值模拟；缺陷分析中图分类号：TG76；0242。21文献标识码：B文章编号：1001—2168(2014)02—0013—04NumericalsimulationanddefectanalysisoffineblankingformingforthickplatetoothprofilepartMAOXiu，ZHANGXiang-lin，ZHAXiang，CAOChuan—liang(StateKeyLaboratoryofMaterialProces

3、singandDie&MouldTechnology．HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan，Hubei430074，China)Abstract：Thenumerica]simulationwasmadeonthefineblankingprocessofthickplatetoothprofilepartbyusingthefiniteelementanalysissoftware；andthedistributionofby-．drostaticstressa

4、ndstraininthemaindeformationzoneofaddendumandtoothrootwerecomparativelyanalyzed．Theresultshowsthatthehydrostaticstressintheaddendumislessthanthatinthetoothroot；thewidthofstrainzoneintheaddendumislargerthanthatinthetoothroot；thedeformationandhardeningdegreeinthea

5、ddendumshearzor／eislarge．Thestraindistributionintheaddendumandtoothrootagreestothehardeningde-greeoftestsamples．F_mallythecausesoflargecornercollapseandtearproblemeasilyformedintheaddendumwereexplored．Keywords：thickplatetoothprofile；fineblankingforming；numerical

6、simulation；defectanal-ysis1引言形零件采取精冲成形加工方法，带齿的精冲件也越齿轮、棘轮、链轮等齿形零件是机械传动中的来越多。然而，在实际齿形零件精冲生产中，齿顶重要零件，其传统加工方法工艺复杂，加工效率部分常会出现塌角大、撕裂等缺陷，塌角和撕裂会低。精冲工艺作为一种先进的精密塑性成形技术，直接影响齿形零件的工作强度和有效啮合尺寸，甚一次冲裁加工即可得到尺寸精度高、剪切面光洁、至需要进一步的机械加工才能使零件达到尺寸精具有一定立体形状的零件n。因此，越来越多的齿度要求f2】。以下利用Deform

7、一3D软件建立三维数值模拟模收稿日期：2013—09—04。型，对齿轮的精冲过程进行计算机数值模拟，对比作者简介：毛秀(1988一)，女(汉族)，河南周口人，硕士研究生，分析精冲过程中齿根、齿顶变形区的应力、应变状主要研究方向为金属精密塑性成形工艺及数值模拟、模具使用态，并与实际精冲零件进行对比，探究齿顶部分塌寿命分析。16模具工业2014年第40卷第2期变化趋势相似，越靠近冲裁面硬度值越大。对比图上的非常小的缺陷，如脆而硬的片状碳化物等，都6(a)、(b)可知，齿顶硬化区的宽度大于齿根硬化区会引起冲裁面的撕裂。的宽度

8、，在离冲裁面相同距离的断面上，齿顶剪切区的硬度比齿根处的大，这与图5所示的应变分布4结束语相吻合。如图6(a)所示，在齿顶剪切区距离冲裁面(1)随着冲裁过程的进行，板料剪切变形区的0．15mm的断面上，靠近毛刺侧边缘处的维氏硬度静水应力逐渐减小，齿顶处变形区的静水应力小于增至近400HV，几乎是基体硬度(188．4HV)的2倍。齿