織構(gòu)化沖壓模具的應(yīng)力數(shù)值模擬分析

作者:劉曉杰; 金康寧; 單斌; 陳平 北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院; 北京100083

摘要:目的研究不同形狀織構(gòu)化模具在沖壓后的應(yīng)力大小和分布情況,從織構(gòu)化模具應(yīng)力集中角度,為改善模具壽命提供理論指導(dǎo)。方法利用SolidWorks建立沖壓模具三維模型,并且在模具的凹模圓角區(qū)域設(shè)置三角形、圓形以及二者復(fù)合圖形,來(lái)模擬模具表面的三角形微織構(gòu)、圓形微織構(gòu)和復(fù)合織構(gòu)。利用HyperMesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并在ABAQUS中對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行仿真分析,研究表面微織構(gòu)對(duì)沖壓模具凹模應(yīng)力的影響。結(jié)果加工織構(gòu)的模具,在織構(gòu)周?chē)霈F(xiàn)了應(yīng)力集中,應(yīng)力集中主要存在于模具表層很小的范圍內(nèi),沒(méi)有延伸至深處。當(dāng)摩擦系數(shù)為0.1時(shí),三角形和圓形復(fù)合織構(gòu)化模具最大應(yīng)力為1520MPa,相對(duì)于單一的三角形織構(gòu)化模具,最大應(yīng)力減小了3.5%,相對(duì)于圓形織構(gòu)化模具,最大應(yīng)力增加了13.6%。隨著摩擦系數(shù)的增加,織構(gòu)化模具在織構(gòu)處的最大應(yīng)力均表現(xiàn)出減小的趨勢(shì),而單一的三角形和圓形織構(gòu)化模具在摩擦系數(shù)較大時(shí),板料會(huì)發(fā)生斷裂??棙?gòu)化模具最大應(yīng)力數(shù)值由大到小依次為:三角形織構(gòu)化模具>三角形和圓形復(fù)合織構(gòu)化模具>圓形織構(gòu)化模具。結(jié)論表面織構(gòu)化會(huì)造成模具在織構(gòu)處的應(yīng)力集中,而且不同形狀的織構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中的程度不同。因此,考慮從改善摩擦學(xué)性能的角度提高沖壓成形件的成形質(zhì)量時(shí),需要兼顧考慮模具因表面微織構(gòu)而產(chǎn)生應(yīng)力集中,影響其壽命的問(wèn)題。

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