PTFE板料冲裁成形的模拟分析及模具优化

作者：马玲^*; 万苗苗; 俞广胜; 李杨

来源：机械科学与技术, 2023, 1-10.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230319

• 冲裁成形
• 菱形塑料堵盖
• PTFE板料
• 有限元模拟
• 模具优化

为了满足航空领域低耗能、高效率以及低成本的生产要求。本文选用PTFE材料，采用ABAQUS有限元模拟和实验研究相结合的方法，对航空燃油系统附件菱形塑料堵盖进行冲裁成形的研究。首先，通过传统钢模的冲裁实验，发现存在塌角大、断面严重凹陷、不平整等缺陷。其次，对其断面的断口特征和应力-应变状态进行模拟分析发现：1) PTFE板料采用传统钢模冲裁，在断面三个区域(断裂区、拉裂区和圆角区)的应力三轴度相差较大；2) 回弹之后，拉裂区往内部收缩，断裂区和圆角区在边缘往外凸，造成断面出现大的凹槽。3) 提出通过改变模具的几何形状，以降低冲裁过程中的体积应力作用的优化方案。最后，将斜刃剪切法与钢制冲模结构相结合，设计一种新的斜刃冲裁模具结构，再通过模拟和实验研究，优化后斜刃角度为20°。斜刃冲裁得到的菱形塑料堵盖的断面质量显著提升，满足生产要求，该冲模的优化也为后续各种非金属的精密冲裁提供了工艺指导。

• 单位
  西北工业大学; 材料学院; 中国航发西安动力控制科技有限公司