基于冲击加载的棒料剪切断面质量研究.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 第3期 (总第148期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2008年6月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Jun． 文章编号：1672—6413(2008)03—0114—03 基于冲击加载的棒料剪切断面质量研究 巨 丽 ，李永堂 ，王 静 (1．太原科技大学，山西 太原 030024；2．吉林通化市起重运输机械制造有限责任公司，吉林 通化 134000) 摘要：从理论和实验分析了冲击载荷产生的高应力和高速度对棒料剪切质量的影响，论证了冲击加载产生的高 速度剪切对减少棒料剪切区的塑性变形、加快裂纹的产生以及控制裂纹的扩展方向具有显著的优势。 关键词：冲击系统；棒料剪切；断裂韧度 中图分类号：TG316 文献标识码：A 0 引言 的作用下，实现棒料的分离，完成棒料的剪切过程。 近年来，随着精密模锻等精密成形工艺的不断发 展和少无切削成形等新工艺的不断出现，棒料制坯精 度成为了直接影响成品零件精度的一个重要因素，如 何提高毛坯的几何精度、断面质量、重量公差及生产 率以提高产品在国际市场上的竞争力是摆在我们面前 急需研究并解决的问题。 衡量棒料断面剪切质量高低的技术指标是剪切断 面的塌陷程度、断面不平度、断面倾角以及断面椭圆 l一上剪刃；2-- F剪刃；．3一上夹紧；4一 F夹紧 图1 棒料剪切模型 度。棒料的剪切过程可以分为弹性变形、塑性变形、裂 冲击系统模型见图2。在剪切过程中，棒料端随冲 纹萌生、裂纹扩展直至失稳断裂几个阶段。提高棒料 击系统一起下行，坯料端与下剪刃固定静止。对冲击 剪切质量的关键在于减少棒料剪切区的塑性变形引发 系统作如下假设：①冲击系统由假设为弹性杆的锤杆 的塌陷、加快裂纹的产生和控制裂纹的扩展方向，保 (s )和刚体的上剪刃(s。)组成，锤杆和剪刃可看作是 证断面平整和无倾斜的断裂。随着冲击加载应变率的 由不同截面、不同材质组成的复合杆，其截面和材质 提高，本构关系中的动态效应逐渐显著，导致材料的 的突变处为AB面；②锤杆和上剪刃的几何和材料参 强度和脆性提高，塑性和韧性下降。研究棒料在冲击 数分别为杆件受约束的截面积 、A。，材料密度 、 加载剪切条件下的理论对提高棒料的下料质量有重要 ．D ，应力波在材料中的传播速度C 、C。；③从上剪刃接 的意义。 1 理论研究 触棒料的瞬间开始计时，当时间f=0时，锤头的位移 1．1 剪切模型和冲击模型的建立 “=0，锤头速度 锤一du／dt=v。；④忽略重力影响。 冲击载荷是以应力波的形式在材料中快速传播 1．2 冲击加载高应力的产生 的