沖壓件成型復合模具設計及三維造型

沖壓件成型復合模具設計及三維造型,沖壓,成型,復合,模具設計,三維,造型 穩(wěn)定的交變應力下的疲勞壽命預測 安全系數(shù)的方法常用于測試機械設計的部分疲勞強度。其評判標準是 S≥[S]。第一步確定部分壓力的最大值和最小值，然后確定平均壓力值和應力幅值。因此在容許的疲勞設計圖上會顯示作業(yè)點（），把和作為評定安全系數(shù)，把[S]作為允許安全系數(shù)。這部分簡單介紹一下在單軸應力情況下三種常見的應力設計（如r，分別為常數(shù)）。 （1） 以r=c(c為常數(shù))為例。容許的疲勞設計圖如圖3.6所示。 當作業(yè)點在疲勞安全區(qū)內時，　　　　 當作業(yè)點在塑性安全區(qū)域內時，針對屈服強度的安全系數(shù)條件為 (2)當，允許疲勞設計圖如圖3.37所示。 當作業(yè)點在疲勞安全區(qū)內時， （3.37） 當作業(yè)點在塑性安全區(qū)域內時，針對屈服強度的安全系數(shù)條件為 (3.38) (3)當，允許疲勞設計圖如圖3.38所示。 當作業(yè)點在疲勞安全區(qū)內時， (3.39) 當作業(yè)點在塑性安全區(qū)域內時，針對屈服強度的安全系數(shù)條件為 (3.40) 3.2.4.6規(guī)則的變應力下的疲勞壽命預測 對于大部分受到隨機變化的循環(huán)應力強度機械和結構部件（例如汽車懸架和飛機結構），其疲勞壽命預測是非常復雜的，并且需要基于大量實驗的統(tǒng)計疲勞強度的方法。但是，對于收到規(guī)律的不穩(wěn)定變應力循環(huán)強度的部分（如機床主軸），疲勞壽命可以線性累積損傷理論進行預測，也叫做Palmgrem法則或Miner法則，其假設周期的故障數(shù)與損壞程度存在著線性關系。這種法則在邏輯上假設了這樣一個簡單的概念：如果某部分以進行周期性壓力加載，導致個循環(huán)的失敗，假設每次循環(huán)加載負荷都對那部分產(chǎn)生相同的損害，每個循環(huán)的損害率是1/個循環(huán)之后，壓力水平/。相同地，壓力水平/，等等。當總的損壞率達到100%時，疲勞破壞發(fā)生了。 線性累積損傷理論如下式：，……的循環(huán)次數(shù)，，表示在這下壓力強度下的疲勞壽命，如圖3.9所示?；诩僭O這下壓力水平在有限的循環(huán)次數(shù)下不會產(chǎn)生損壞，忽略了低于疲勞極限的壓力水平。 需要指出的是，這種理論雖然是預測疲勞壽命一個很好的工具，但是他只是一個估算的方法。根據(jù)大量試驗證明，當壓力水平，……相近時且沒有任何過載時，此理論才能得以證實。然而，當壓力水平從高到低逐漸減少時，損壞程度會大于1，當壓力水平從低到高逐漸增加時，損壞程度小于1。這種情況通常發(fā)生在的工程中。 3.3機器部件的表面強度 除了發(fā)生在構件內部的損壞（斷裂，壓彎，過度變形），構件表面也可以發(fā)生各種各樣的損壞，對其使用造成不便。事實上，經(jīng)驗表明，一些機器部件，例如一組配對齒輪，滾珠，軸承，摩擦離合器等等，它們通過與另一個組件相互滾動滑動工作，相對于破裂，表面損傷更可能導致其失效。組件對于承受表面損壞的能力叫做表面強度，根據(jù)接觸類型和作用條件可以分為表面接觸強度，表面擠壓強度，表面耐磨強度。 3．3.1 表面接觸應力和強度 當兩個曲面彈性體相互擠壓時，理論點和線接觸歲接觸體中綜合因素導致的面接觸的變化而變化。曲面組件相互擠壓產(chǎn)生的壓力叫做接觸強度，或者叫Hertz 強度，以紀念德國Heinrich Hertz在彈性接觸壓力方面的原始分析。以下僅考慮接觸柱和接觸球。 當兩個長為b，半徑為的柱體以大小為F的力相互擠壓，并且力沿長度b均勻分布，接觸面是一個窄的矩形，寬為2a，長為b。類似地，當接觸的兩個半徑分別的球體受到集中力F的作用，將會產(chǎn)生一個半徑為c的圓形接觸面。這兩種情況都會產(chǎn)生半橢圓形分布，例如最大接觸壓力會產(chǎn)生于沿壓力軸的接觸面的中心，如表3.1所示。 制定,和,分別為兩個接觸體的彈性模量和材料泊松比，接觸壓力的等式如表3.1所示。可以看出，最大接觸應力和力F之間是非線性關系，因為對于柱體,對于球體, 此公式可以應用于內筒和內球體，內表面半徑取負值=-，也可以用于與平面表面接觸的柱體或球體，取。 對于脆性材料，加載靜載荷的表面損壞通常是擠壓損壞，對于塑性材料，表面損壞通常是塑性變形。針對這種情況的應力設計標準為：(3.42)其中， 動荷載產(chǎn)生的表面損壞通常是因為反復施加在接觸表面上下的壓力。在接觸面下發(fā)展到15-25μm的剪應力會不斷產(chǎn)生剪切塑性，產(chǎn)生疲勞損壞并且傳播到表面，致使表面材料的小部分發(fā)生分離，點蝕和剝落。對于配對齒輪，滾珠軸承等組件，點蝕和剝落是常見的疲勞損壞。表面的疲勞損壞會產(chǎn)生振動和雜音，致使有效工作區(qū)的減少，部分承載能力的降低，工作狀況的破壞。 雖然發(fā)生點蝕的機制還有安全弄明白，但是得到大家認同的是：Hertz強度，循環(huán)數(shù)，表面處理，硬度，潤滑程度，溫度都對強度有影響。交接材料表面疲勞強度的定義類似于塊狀材料。如表3.3，方程3.28，3.29所示。只有當疲勞強度與循環(huán)數(shù)N相對應時，它才成為接觸耐力極限或者接觸疲勞極限，記作。 3.3.2 表面擠壓應力和強度 兩部分互相接觸傳輸負載，發(fā)生在接觸面的應力稱為擠壓應力。圖3.10表明受軸向載荷F的軸銷連接。很明顯，當應力超過材料的極限，擠壓應力就睡出現(xiàn)在接觸表面的銷和孔的軸之間。除滿足其它強度要求，必須設計承受擠壓載荷的部件，這樣就使擠壓應力是在可接受的限度內。由于擠壓應力的分布是復雜的（如圖3.10虛線標注），在工程中，假設擠壓應力是不均勻分布的（如圖3.10實線所示）。擠壓強度的簡化設計標準為：(3.43) 其中，σ和[σ]分別為擠壓應力和允許擠壓應力。 A為接觸面或投影區(qū)域的彎曲接觸面的面積。 3.3.3 表面磨損強度 在滑動或滾動接觸條件下，機械零件的磨損是工作失敗的最主要的原因。磨損可以被定義為在機械作用的結果下，材料從固體表面去除的過程。磨損的機理是復雜的，涉及許多因素，如材料，硬度和表面粗糙度，接觸壓力，滑動或滾動速度和各種環(huán)境條件（濕度，溫度和潤滑等）因此耐磨壽命的設計標準依情況而定。 在高接觸壓力P且低滑動或滾動速度的情況下，該準則是 ???????????????????????????P≤[P]（3.44） 在中高速滑動或滾動的情況下，必須考慮摩擦能量以避免高溫導致潤滑失效。由于摩擦能量正比于μpυ，當摩擦系數(shù)μ被視為是一個常數(shù)，該標準是 ???????????????????????????pυ≤[pυ]（3.45）