冲裁是借助模具让板料分离的一种基本工序，它能够制作平板零件，还能作为毛坯接着进行拉深、弯曲、成形等工序，并且可以对冲压件进一步开展冲压加工，像剖切、切口、修边等，为了提高零件的强度与刚度，增添其使用寿命，厚板冲裁工艺的应用领域持续扩大，越来越多的零件直接通过厚板冲裁制成或者用其准备毛坯，如此也能够提高生产效率，降低生产成本。因厚板冲裁工艺所需的成形力比较大，致使模具寿命降低，并且冲裁断面质量低，这对该工艺的推广以及应用造成了影响，所以，深入研究厚板冲裁变形机理，同时制定合理的工艺参数有着极为重要的意义。当下更多的工程技术人员倾向于研究厚板冲裁过程里各单因素对冲裁面质量或者冲裁力的影响规律，像冲裁间隙对冲裁力的影响、刃口圆角对冲裁断面质量的影响等 。有关于冲裁间隙，以及凸模刃口圆角半径，还有斜刃角度等工艺参数之组合，针对冲裁质量以及冲裁力的综合影响开展的研究很是少。
借助Deform - 3D有限元软件，依据Normal C&L断裂准则，针对冲裁间隙、凸模刃口圆角半径、斜刃角度等工艺参数组合，就其对冲裁质量及冲裁力的综合影响，设计了正交试验， 对厚板冲裁过程展开数值模拟，依据最终模拟结果优化工艺参数组合，并且进行相关工艺试验。
文中研究的冲裁件的二维图，见图 1，该冲裁件是由板料冲裁而得，板料规格为，长 a 等于 250 毫米、宽 b 等于 84 毫米、厚 t 等于 10 毫米，是为某产品的辊锻工序作毛坯用。厚板冲裁过程分为弹性变形阶段，塑性变形阶段，及断裂分离阶段。与薄板冲裁相比，厚板冲裁在结构较大改进的模具上不仅有不同，在冲裁力计算方式上以及冲裁件断面质量控制等多方也存在较大差异。举例说明，板料的厚度增高，厚板冲裁工艺在最大冲裁力方面呈现出非线性增产的趋向，然而单位板厚所需要的最大的冲裁力却慢慢地变小。再者，为了把冲裁力降低，将冲裁过程中的振动以及噪声减轻，厚板冲裁通常会采用斜刃口所构成的模具。对冲裁断面质量以及冲裁力施加作用的因素存在许多，像是冲裁间隙、刃口的圆角等等、模具刃口的状态、冲裁件轮廓的形状、刃口的摩擦之类。还有，采用斜刃的模具来开展厚板冲裁的时候，有研究斜刃角度对于冲裁断面质量以及冲裁力的影响规律的必要性。
2 有限元模型建立及分析
为了优化工艺参数组合，去获取较好的冲裁质量以及较小的冲裁力，进而建立了厚板冲裁的有限元模型，此为2.1有限元模型的建立。厚板材料是60Si2Mn，把厚钢板设置成塑性体，将模具结构定义为刚体。另外，对坯料的断裂部分开展局部网格细化，为了更接近真实的冲裁变形，以此提高模拟精度，选用Normalized Cockcroft & Latham断裂准则，把断裂阈值设置为3.88。建立的有限元模型见图2。
2.2 冲裁质量得展开一番分析，旨在探究工艺参数对于最大冲裁力以及冲裁断面质量所能产生得影响嘞。起初选用冲裁间隙为 7%t、凸模圆角半径是 0.1 mm、斜刃角度为 2°这样得工艺参数组合，针对厚板开展冲裁模拟工作。图 3 所展示得乃是模拟达成得断面质量，毛刺体现较多现象且长度不短，这会对后续得加工带来较为显著得不利影响，除此之外光亮带比较窄哟。图4呈现出冲裁过程里冲裁力的变化规律，运用此组合参数得出的最大冲裁力是118t，这对设备的要求比较高，超出了当下车间120t曲柄压力机的冲裁能力范畴，所以，为了提升冲裁断面质量以及降低最大冲裁力，要探究工艺参数对其的影响规律，挑选合理的工艺参数组合。
3 冲裁工艺参数优化分析
3.1，进行冲裁工艺参数优化试验设计，其中冲裁间隙、凸模刃口圆角半径、斜刃角度此类因素，对冲裁质量以及冲裁力会产生重要影响。为了寻觅合理的参数组合用以设计冲裁工艺，文中运用了正交试验，以此探究各工艺参数组合对冲裁质量以及冲裁力的影响规律，选取冲裁过程里相对光亮带长度和最大冲裁力作为试验的评价指标，并且选取冲裁间隙、凸模刃口圆角半径以及斜刃角度作为影响因素。通过利用正交表，会对存在多个影响因素的实验展开科学且合理的安排以及分析的正交试验，可以在不使试验效果受到影响的情况下，尽可能地削减试验的次数，进而降低试验所耗费的时间以及人力、物力等方面的成本。在设计而成的正交试验里，每个因素会依据经验挑选出3个水平，按照规则去选用L9(34 )正交表，因素水平表呈现在表1当中，模拟结果则显示于表2里。
为探究冲裁间隙、凸模刃口圆角半径、斜刃角度等因素，对冲裁质量及冲裁力致使的影响，采用综合平衡法，去对表2的正交试验结果做极差分析，得出了极差分析结果，见表3。其中，Ti分别是各影响因素第i个水平所在试验里的结果之和，ti是Ti除以3所得的结果，也就是各水平所对应的平均值 。 ，3.2是正交试验结果的一个分析 。极差是各影响因素的ti值里最大的值与最小的值的差，它反映了各影响因素水平的变化对指标所产生的影响。极差值越大，那就表明该因素对试验结果的影响程度越大。从表3能够知道，冲裁间隙对相对光亮带长度的影响是最大的，圆角半径的影响排在其次，斜刃角度的影响最小（基本可以忽略不计）；对于冲裁力而言，斜刃角度的影响最大，冲裁间隙的影响排在其次，圆角半径的影响最小。
致力于更深入地探究冲裁间隙与凸模刃口圆角半径以及斜刃角度等组合起来的因素，针对冲裁质量以及冲裁力所产生的综合影响，从而对工艺参数组合予以优化，文中呈现出了各因素水平对于相对光亮带长度以及冲裁力的影响趋势，具体见图5。能够看出，当冲裁间隙增大时，冲裁力会随之减小，并且相对光亮带长度先是增加随后减小，为了获取较小的冲裁力以及较好的冲裁质量，故而选择 10%t 的冲裁间隙；圆角半径处于 0 至 0.1mm 之间时，冲裁力基本维持不变，在 0.1mm 之后会略有上升，然而相对光亮带长度会随着圆角半径的增大而增加，鉴于冲裁模容易出现磨损，在此处选择较小的圆角半径 0.1mm；冲裁力会随着斜刃角度的增大而减小，可是相对光亮带长度基本保持不变，后续的试验显示，随着斜刃角度继续增大，冲裁件将会产生较为严重的月弯形，从而影响加工使用，所以选择 6°的斜刃角度。对各因素针对各指标所产生的影响展开综合剖析之后，经过优化而形成的试验方案呈现为：冲裁间隙设定成 10%t，圆角半径确定为 0.1 mm，斜刃角度被规定为 6° 。
下列冲裁结果，是借助 Deform - 3D 有限元模拟软件，选用上述试验方案里的工艺参数而得出的，其呈现于图 6 之中，通过观察那冲裁结果能够看出，冲裁断面的毛刺数量较少，并且长度较短，相对而言光亮带的长度较大，断面质量处于良好态势。冲裁力的变化趋向展示于图 7，其中最大的冲裁力数值为 80 t，这表明此工艺能够在 120 t 的曲柄压力机之上圆满完成。
一种工艺试验，其冲裁间隙设定为10%t，凸模刃口圆角半径是0.1mm，斜刃角度为6°，依这样的工艺参数来设计冲裁模具，运用120t的曲柄压力机，也就是图8所展示的那种，去开展冲裁工艺试验。试验结果呈现于图9，该试验结果与模拟结果相契合，光亮带在板厚中所占比例大，毛刺小，断面质量良好，而且现有的生产设备能够满足生产需求，减少了设备投资成本。
结论 .
采用将有限元仿真模拟与正交试验相结合的办法，就20Cr钢10m厚板冲裁工艺的特点展开了分析。其中，鉴于冲裁断面质量，冲裁间隙对它的影响是最为显著的，圆角半径的影响居于其次，斜刃角度的影响是最小的；而从冲裁力的角度而言，斜刃角度的影响是最大的，冲裁间隙的影响排在第二位，圆角半径的影响是最小的。
2) 冲裁过程里呀，相对光亮带长度，以及最大冲裁力，被当作试验的评价指标呢，冲裁成形工艺参数得到了优化，哪样的参数呢，冲裁间隙选取为10%t呀，圆角半径选取为0.1mm呀，斜刃角度选取为6°呢。工艺试验也表明，这样的工艺参数能够满足实际生产需要呢。
