冲裁加工是最重要的冲压工艺之一,约占整个冲压加工工序的50%-60%。冲裁过程中通常伴随着强烈的振动和噪声,不仅严重危害人的身心健康,还会影响制件的质量,降低冲压设备和模具寿命。由于冲裁大多在普通机械压力机上进行,受冲压设备运动特性的限制,难以通过改变冲裁速度来实现减振降噪以及改善制件质量。如今,随着社会的发展,节能减排、环保等绿色制造技术已成为人们关注和研究的热点。对于普通压力机上的冲裁加工,由于能耗高、冲裁噪声大等缺点,使得人们不断开发新的冲裁加工工艺。本世纪初,伺服压力机的出现,为解决这一问题打开了新的局面。人们逐渐地把焦点转移到基于伺服压力机的变速冲裁工艺上这种新型的压力机采用伺服电机直接进行驱动控制,滑块运动具有高的可控性,可根据工艺需要对冲压载荷和加载速度进行实时控制,工作性能和工艺适用性大大提高。本论文以5mmm的厚板Q235A、20钢、A6061铝、SUS304不锈钢为研究对象,应用DEFORM-2D软件建立冲裁加工的有限元模型,通过采用有限元模拟、理论分析以及与实验相结合的方法,对冲裁过程中的裂纹扩展路径、变形区材料塑性流动、冲裁速度与冲裁间隙对断裂过程、冲裁件断面以及冲裁工艺噪声的影响等进行了研究。主要研究内容和结论如下：1.通过理论分析,建立了合理的冲裁有限元模拟模型,对冲裁变形过程的等效应力应变进行了分析,并获得了不同冲裁间隙和冲裁速度等工艺参数下冲裁力曲线以及最大冲裁力的变化规律和冲裁断面质量的影响规律。模拟结果表明：随着冲裁间隙的增大,最大冲裁力不断降低,光亮带逐渐减小,圆角带逐渐增大；随着冲裁速度的增大,最大冲裁力缓慢增加,光亮带逐渐减小,圆角带逐渐增大。模拟分析结果可为变速冲裁过程中裂纹的产生、扩展提供理论基础,同时为变速冲裁噪声研究提供理论依据。2.通过实验,得出冲裁过程中材料的塑性流动规律,四种不同冲裁间隙下板料的初始断裂点位置和断裂区间,为基于伺服压力机的保压变速运动曲线的设定提供依据。同时还得出不同间隙和速度对冲裁件断面质量的影响规律。随着冲裁间隙和冲裁速度的增大,光亮带高度减小,圆角带高度增大。相比之下,冲裁速度对光亮带和圆角带影响较小,都在板厚的2%以内。实验结果与模拟结果基本一致。3.通过在伺服压力机上设定不同的运动曲线,获得不同冲裁速度下冲裁噪声规律。结果表明,随着冲裁速度的增大,冲裁工艺噪声也随着增大,其中,冲裁速度对20钢、Q235A、A6061铝等三种板料的冲裁工艺噪声影响显著,SUS304对冲裁速度不敏感,且噪声水平很高。保压变速运动与相应不保压的曲柄恒速运动冲裁模式相比,20、Q235A、A6061的最大冲裁噪声降低幅度超过8dB。同时,冲裁间隙也是影响冲裁工艺噪声的重要因素。Q235A在7%t的间隙下冲裁,保压运动模式与普通冲裁模式相比,最大降噪约20dB。在一定保压时间范围内,延长保压时间可以有效降低冲裁噪声。从降噪效果和生产效率考虑,采用0.2s的保压时间较为合理。本论文研究的基于伺服压力机变速冲裁工艺,不仅可以丰富冲裁加工工艺和理论,还对提高冲压设备及模具使用寿命具有重要的实践意义,同时也为新型伺服压力机的推广应用,提供了坚实的理论基础和实践依据。