聚氨酯橡膠模具超聲輔助沖裁試驗研究.pdf

1、聚氨酯橡膠沖裁模具是指用置于密閉容框中的聚氨酯橡膠代替剛性模具的凹模，對金屬或非金屬坯料完成沖孔或落料工藝的模具，在工業(yè)生產(chǎn)中用以獲得表面平整且無毛刺的工件。超聲振動輔助塑性加工方法是指在傳統(tǒng)的塑性加工工藝基礎(chǔ)上為工件或工具施加特定方向和頻率的超聲振動，降低塑性變形中的流動應(yīng)力，提高工件質(zhì)量的特種加工方法。本文在研究聚氨酯橡膠模具沖裁成型的基礎(chǔ)上引入超聲振動，并對在兩個維度處于亞毫米尺寸級別的微落料件進行超聲輔助沖裁試驗。
　　通

2、過單軸壓縮試驗建立硬度90A聚氨酯橡膠的Mooney-Rivlin超彈性本構(gòu)模型。確定了304不銹鋼的Johnson-Cook彈塑性本構(gòu)方程，使用Ductile Damage延性斷裂準(zhǔn)則定義304不銹鋼的斷裂損傷，在ABAQUS中對沖裁過程進行分析并對特征點進行應(yīng)力分析。
　　T2紫銅、304不銹鋼和3J21合金等典型坯料沖裁試驗結(jié)果表明，坯料厚度和抗拉強度的增大造成沖壓力的增大;較大的沖頭高度下，沖壓力較小;最小沖頭高度隨坯料厚

3、度和坯料延伸率的增大而增大;斷面均由圓角帶與斷裂帶構(gòu)成，沖頭高度對斷面形貌沒有明顯影響。
　　選取了超聲波發(fā)生器與夾心式壓電換能器，使用傳統(tǒng)解析方法結(jié)合有限元優(yōu)化的方法設(shè)計長67.5 mm的半波長圓錐變幅桿。使用激光測振儀測量不同的輸出功率下沖頭端面的振幅，振幅隨輸出功率的增加而增大。
　　超聲輔助沖裁試驗結(jié)果證明，對于T2紫銅與304不銹鋼，超聲振動的施加使材料軟化，整個沖裁行程中的沖裁力有所減小，在輸出功率240W時，最

4、大沖裁力分別比未施加振動時減小19.8％和18.4％;超聲振動的施加使落料件沿圓周斷裂更加一致，圓角帶分布的均勻性有所提高，在輸出功率為240W時，圓角帶占斷面比例分別由未施加振動時的64.3％和47.7％降低到47.8％和42.7％。對于3J21合金，超聲振動的施加對沖裁力和斷面沒有明顯影響。
　　圓形微落料件沖裁試驗結(jié)果表明，三種落料件由于沖裁結(jié)束后回縮量不同，造成了尺寸差異。帶圓角方形微沖裁試驗中，304不銹鋼落料件產(chǎn)生翹曲