液壓機(jī)沖裁主動(dòng)減振技術(shù)研究.pdf

1、沖裁是最重要的沖壓工藝之一，它不僅可作為其它復(fù)雜沖壓加工的準(zhǔn)備工序，還可以直接獲得具有一定精度要求的制件。由于在板料的沖裁加工過(guò)程中，變形集中在很小的區(qū)域內(nèi)，且以斷裂方式告終，使得其研究存在很多困難。 板料的沖裁過(guò)程隨著板料的斷裂分離而結(jié)束，在液壓機(jī)上沖裁時(shí)，沖裁過(guò)程中積蓄在液壓油和液壓機(jī)機(jī)身的彈性變形能在斷裂時(shí)瞬時(shí)釋放，引起強(qiáng)烈的振動(dòng)，產(chǎn)生較大的噪音，損壞模具。同時(shí)強(qiáng)烈的液壓沖擊，還可能危及液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。長(zhǎng)期以來(lái)，普通液壓

2、機(jī)上不能進(jìn)行沖裁工作。 目前，對(duì)沖壓生產(chǎn)中的振動(dòng)治理主要采用被動(dòng)減振的方法，如在液壓機(jī)工作臺(tái)上安裝緩沖油缸和減振彈簧，這雖然可以減少部分振動(dòng)和噪音，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、能耗高的缺點(diǎn)。本文擬采用主動(dòng)減振方法對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行改造，通過(guò)改變液壓機(jī)的進(jìn)出口油的流量，控制滑塊速度，使沖裁過(guò)程積蓄在液壓油及液壓機(jī)機(jī)身的彈性變形能量在工件斷裂前基本釋放出來(lái)，最大限度地減輕液壓機(jī)沖裁引起的振動(dòng)，從根本上解決沖裁振動(dòng)問(wèn)題。 本文分析了沖裁

3、工藝的塑性變形及斷裂的過(guò)程，應(yīng)用Deform-2D商業(yè)有限元分析軟件，對(duì)不同材料不同厚度的板料沖裁過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得沖裁過(guò)程各階段應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，沖裁工藝參數(shù)對(duì)板料裂紋產(chǎn)生及斷裂位置的影響，以及整個(gè)過(guò)程沖裁力的變化，可作為減輕沖裁振動(dòng)、降低沖裁噪聲的基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明，沖裁時(shí)，低碳鋼和彈簧鋼的斷裂方式不同，彈簧鋼是裂紋產(chǎn)生并擴(kuò)展引起的脆性斷裂，低碳鋼是韌性斷裂；隨著板料厚度的增加，材料產(chǎn)生裂紋時(shí)的凸模行程相對(duì)增加，材料斷裂分離所需的

4、凸模行程同樣增加；在一定范圍內(nèi)，隨著沖模間隙的增加，斷裂時(shí)的凸模行程隨著間隙的增大而有所增加。 分析了液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，按照主動(dòng)減振原理，提出了進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流、旁路節(jié)流等各種方案。按照YA34-400液壓機(jī)結(jié)構(gòu)，就不同的減振方案，分別建立了沖裁過(guò)程數(shù)學(xué)模型，并依此建立了基于MATLAB/Simulink軟件的仿真模型，并根據(jù)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值仿真。 設(shè)計(jì)了液壓機(jī)沖裁減振試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了幾種方案的沖裁實(shí)驗(yàn)，記錄了滑

5、塊的動(dòng)態(tài)位移，由沖斷時(shí)沖頭的振動(dòng)幅值判別振動(dòng)的大小。由仿真結(jié)果及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 1、滑塊的絕對(duì)振動(dòng)由機(jī)架振動(dòng)和滑塊相對(duì)油缸的振動(dòng)合成，后者是主要的，后者的振幅大小約是前者的3.5倍。解決油液壓縮引起的振動(dòng)是液壓機(jī)沖裁減振的主要矛盾。 2.適當(dāng)減小工作時(shí)壓縮液壓油的體積，即提高模具高度，可以減小振動(dòng)。 3.加大機(jī)架的等效剛度只能減小機(jī)架的振動(dòng)，對(duì)滑塊的振動(dòng)沒(méi)有明顯效果。 4.2通過(guò)進(jìn)油口節(jié)流，控制滑塊的

6、速度，裂紋產(chǎn)生后利用已經(jīng)蓄積的彈性變形能完成沖裁，通過(guò)消耗部分彈性變形能來(lái)減振的方案，效果不理想。 5.通過(guò)出油口節(jié)流，控制出油量，減緩高壓液壓油釋放過(guò)程以減振的方法可行，但有下腔壓力過(guò)大的危險(xiǎn)，必須加裝蓄能器。 6.計(jì)算所得結(jié)果中最適合的蓄能器容積5.5L，工作壓力8Mpa，減速閥需選型為工作壓力31.5Mpa，流量80L/min，此時(shí)機(jī)架變形u的振幅減小為原振幅的56.17％，滑塊相對(duì)于機(jī)架的位移x振幅減小為原振幅的