[发明专利]精密级进模多步冲裁中端子件偏摆分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及机精密机械加工的分析方法，具体涉及一种精密级进模多步冲裁中端子件偏摆分析方法。

背景技术

端子件产品广泛应用于电子、汽车等行业中，其通常成组使用，对制件外形尺寸以及在带料上的位置度要求很高。在高速冲压中会经常出现端子件实际中心线偏离理想中心线的问题，即端子件的偏摆问题。端子件的偏摆严重影响了产品件的精度，及其使用性能。即使级进模在设计时是理想状态中最优设计，但随着冲裁速度变化、模具磨损和导正累积误差等不可控因素的变化，端子件偏摆问题还是会发生。端子件的偏摆通常发生在冲裁和折弯过程中。其中，折弯过程中端子偏摆的主因是多步冲裁引起的端子件中心线偏斜和两侧断面质量不同，因此有必要对多步冲裁阶段的端子偏摆问题进行研究。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出了一种精密级进模多步冲裁中端子件偏摆分析方法，包括以下步骤：

1）级进模多步冲裁数值模型建立：为准确传递工件在各个工位的变形情况，需要将该工位带料变形后的信息传递到下一个工位的模拟中，并在此冲裁模拟中，采用刚塑性有限元法；

2）冲裁过程应力分析：冲裁过程中，变形主要发生在冲裁间隙区域，为研究端子件的受力，选取第二次冲裁中剪切区端子件材料上的点进行跟踪；

3）材料流动分析：端子件在多步冲裁中发生的偏摆通常有两种形式，即端子件围绕其中心线翻转、端子件在送料方上偏移。

本发明的有益效果为：应用数值模拟手段，对级进模多步冲裁时端子件的偏摆进行了分析，指出端子件内部应力及材料流动情况，为进一步控制端子件偏摆提供了指导。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

1）级进模多步冲裁数值模型建立

端子件偏摆的示意图，如图1所示。端子件级进模多步冲裁成形带料排样的一部分，如图2所示。针对图2中剖面线处的二维截面，忽略其受端子根部的作用力，建立多步冲裁数值模型，如图3所示。参数设置，如表1所示。为准确传递工件在各个工位的变形情况，需要将该工位带料变形后的信息，如厚度变化、应力分布、网格形态等传递到下一个工位的模拟中，并在此冲裁模拟中，采用刚塑性有限元法。

 2）冲裁过程应力分析

冲裁过程中，变形主要发生在冲裁间隙区域，为研究端子件的受力，选取第二次冲裁中剪切区端子件材料上的点进行跟踪，得到如图4、图5 所示的P1、P2和P3各点应力变化曲线。

由图4可见，P1点处材料在冲裁过程中沿X方向受拉应力；P2点处材料在冲裁过程中沿X方向受压应力；P3点处材料在凸模刚切入材料时受废料挤压。随着冲程的增加，废料被挤进凹模刃口中，进入凹模刃口中的废料对端子件施加拉应力，因此P3点在X方向上的压应力逐渐减小，当凸模下行到一定位置时，进入刃口中的废料对端子件施加的拉应力大于未进入刃口的废料对端子件施加的压应力，此时P3点处材料在X方向受拉应力。废料分离后，端子件断裂口与凸模仍有接触，故P1、P2、P3点在X方向上的应力值不为0。

由图5可见，凸模刚切入材料时，因端子件受卸料板的预压力，P1、P2和P3三点Y方向应力值为负，即受压应力。但随着冲程的增加，其值逐渐向正值靠拢，表明在Y 方向上废料对端子件施加拉应力。废料分离端子件后，因端子件剪切边缘还与下行的凸模接触，故P2值依然为正，即受拉应力。

3）材料流动分析

端子件在多步冲裁中发生的偏摆通常有两种形式，即端子件围绕其中心线翻转、端子件在送料方上偏移。

在冲裁过程中，由于受应力作用，端子件内部材料将发生流动。材料流动模拟分析结果，废料部分的材料流动几乎全为Y方向，如图6所示。由于端子件材料受到凸模、废料和卸料板的合力作用，其内部材料流动呈“涡流状”。

当凸模冲裁力对端子件的逆时针力矩大于卸料板对端子件的顺时针力矩，端子件内部材料流动为逆时针，端子件发生逆时针翻转，如图6（a）所示。随着冲程的增加，卸料板对端子施加的力矩将大于凸模对端子件施加的力矩，端子件内部材料流动变为顺时针，端子件顺时针翻转，如图6（b）所示。

选取点（P1/P2）的旋转角度值，如图7所示。在废料分离前，因受废料的拉应力其值为负，即逆时针翻转；当废料与端子件断裂分离时，在卸料板施力下，P1、P2点瞬间向相反方向旋转，其中P2处翻转角度大于P1处，因此端子件整体发生逆时针翻转。