[發明專利]金屬薄板沖裁最優間隙確定方法、系統、裝置及介質

有效

• 申請號: 201910064429.X
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109840372B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李淑慧;汪喆;崔榮高;何霽
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B21D28/02;G06F113/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供一種金屬薄板沖裁最優間隙確定方法、系統、裝置及介質，包括如下步驟：步驟1，識別多晶材料晶粒的屬性參數；步驟2，根據多晶材料晶粒的板厚和晶粒尺寸建立二維細觀結構數值仿真模型；步驟3，對多晶材料進行沖裁工藝數值模擬，獲得多晶材料出斷裂時的裂紋擴展角度以及刃口連線角度；步驟4，獲得多晶材料出斷裂時的裂紋擴展角度以及刃口連線角度隨間隙的變化曲線，并確定交點所對應的間隙，即沖裁最優間隙。本發明的有益效果如下：通過結合數值仿真技術，基于沖裁斷裂機理，考慮材料本征參數對工藝過程的影響，可以準確的給出沖裁最優間隙數值，避免實際生產重復試錯導致的時間成本和材料成本。

技術領域

本發明涉及的是金屬薄板沖裁最優間隙(單邊間隙)的設計方法，具體是一種基于數值仿真，并應用于具有薄規格、大晶粒特征的無取向電工鋼薄板沖裁工藝的最優間隙確定方法，屬于金屬薄板成形領域。

背景技術

隨著新能源汽車工業發展要求，無取向電工鋼材料正向著薄厚度、大晶粒的方向發展。無取向電工鋼薄板沖裁是驅動電機制造中最重要的成形工藝之一，但基于鐵磁體的磁化機制，沖裁過程會造成材料磁性能劣化。如何在滿足形狀尺寸精度要求的同時還要保證其電磁性能，對沖裁間隙的確定提出了技術需求。此外，由于材料厚度、晶粒尺寸與沖裁間隙尺度相近引起的尺度效應，沖裁斷面質量相對于傳統宏觀沖裁更加難以預測。如何選擇沖裁間隙是決定沖裁質量、沖裁力、模具壽命、材料磁性能等問題的關鍵。

目前，傳統的沖裁最優間隙確定方法主要為分類查表法和試錯法。沖裁間隙標準(GB/T 16743-2010)中規定的沖裁間隙值均為一個范圍值，并且忽略了薄厚度、大晶粒等尺度特征引起的尺度效應對沖裁過程的影響。經過檢索，無論是在現有專利中，還是在實際生產中，目前暫未有相關適合具有薄厚度、大晶粒等尺度特征金屬材料的沖裁間隙確定方法。綜上所述，亟需開發一種能夠考慮厚度、晶粒等尺度特征的金屬薄板沖裁模具最優間隙確定方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提出了一種考慮厚度、晶粒尺寸等尺度特征的金屬薄板沖裁最優間隙確定方法、系統、裝置及介質。

為解決上述技術問題，本發明提供一種金屬薄板沖裁最優間隙確定方法，包括如下步驟：

步驟1，識別多晶材料晶粒的屬性參數；

步驟2，根據多晶材料晶粒的板厚和晶粒尺寸建立二維細觀結構數值仿真模型；

步驟3，對多晶材料進行沖裁工藝數值模擬，獲得多晶材料出斷裂時的裂紋擴展角度以及刃口連線角度；

步驟4，獲得多晶材料出斷裂時的裂紋擴展角度以及刃口連線角度隨間隙的變化曲線，并確定交點所對應的間隙，即沖裁最優間隙。

優選地，步驟3包括：

步驟3.1，確定沖裁間隙；

步驟3.2，在沖裁間隙下進行模擬沖裁；

步驟3.3，獲得多晶材料板料斷裂時的凸模及凹模刃口位移和裂紋周邊的應力狀態；

步驟3.4，通過多晶材料板料斷裂時的凸模及凹模刃口位移和裂紋周邊的應力狀態計算獲得多晶材料出斷裂時的裂紋擴展角度以及刃口連線角度，返回步驟3.1。

優選地，裂紋擴展角度α滿足：

其中，坐標系定義為以無限遠處為原點，x為水平板長度方向，y為板寬度方向，z為板厚方向，α為裂紋擴展角度，σ_x、σ_z、τ_xz分別為裂紋萌生點x方向應力、z方向應力和x-z平面剪應力。

優選地，刃口連線角度滿β滿足：

β＝arctan[c/(t-S)]