激光驅(qū)動(dòng)飛片微沖裁工藝研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的不斷發(fā)展,使得微器件的需求不斷增加,與之相關(guān)的微金屬零部件的微成形加工技術(shù)也顯得越來(lái)越重要?；趥鹘y(tǒng)沖裁技術(shù)發(fā)展起來(lái)的微沖裁技術(shù)是一種重要的微成形加工技術(shù),但是由于微沖頭的制造、微沖頭和微模具之間對(duì)準(zhǔn)性和配合間隙難以控制等使得問(wèn)題變得復(fù)雜。近些年來(lái),積極探索尋求新的微孔制造成形工藝逐漸成為了研究熱點(diǎn)。
　　 本文提出了一種激光驅(qū)動(dòng)飛片微沖裁的工藝方法。首先,本文研究了激光驅(qū)動(dòng)飛片加載工件的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論

2、,包括激光與物質(zhì)作用的力效應(yīng)模型、激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)原理、飛片與工件碰撞的碰撞機(jī)理、高沖擊載荷下材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及動(dòng)態(tài)變形中的剪切帶等問(wèn)題。
　　 其次,本文設(shè)計(jì)了微沖裁實(shí)驗(yàn),分析了離焦量、激光能量、工件厚度和微模具凹腔的斜邊倒角對(duì)與激光驅(qū)動(dòng)飛片微沖裁結(jié)果的影響；結(jié)合陣列特征以及非圓形微凹模,實(shí)現(xiàn)了金屬薄板的批量沖裁和非圓孔沖裁；利用XTZ-FG型體視顯微鏡、AxioCSM700真彩色共聚焦掃描顯微鏡和KEYENCE VHX-60

3、0-超景深三維顯微系統(tǒng)分別對(duì)微沖裁后的式樣結(jié)果進(jìn)行了觀察,發(fā)現(xiàn)加工出來(lái)的工件不僅具有良好的表面質(zhì)量、輪廓特征明顯,而且沖裁后的工件孔壁具有較好的光潔度。
　　 接著,圍繞激光驅(qū)動(dòng)飛片作用機(jī)理、飛片加載工件的碰撞機(jī)理以及工件材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程建立了激光驅(qū)動(dòng)飛片微沖裁的數(shù)值仿真模型,以ANSYS／LS-DYNA軟件為平臺(tái),利用Finite Element Mesh(FEM)方法對(duì)激光驅(qū)動(dòng)飛片的沖裁過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真,考察了飛片和工件上

4、一些節(jié)點(diǎn)的位移、速度和溫升變化情況；分析與討論了不同激光能量和工件厚度下的數(shù)值模擬結(jié)果,給出了工件變形和減薄情況。
　　 最后,利用Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)方法對(duì)激光驅(qū)動(dòng)微沖裁過(guò)程再次進(jìn)行數(shù)值仿真,給出了一些特殊位置上粒子的位移、速度以及應(yīng)力變化曲線；將該方法下的模擬結(jié)果與FEM數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,總結(jié)出兩種數(shù)值模擬方法的異同點(diǎn)及各自優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。通過(guò)利用FEM和SPH兩種不同