先进高强钢冷冲压模具磨损预测研究

摘要

先进高强钢具有较高的强度级别，致使冷成形过程中在模具和板料接触界面上将产生较大的接触应力及温升，造成严重的板料表面划伤及模具磨损。预测先进高强钢冷成形模具磨损量并找到合理的控制方案，是目前先进高强钢冲压生产中所面临的一大技术难题。
　　本文以先进高强钢冷冲压成形过程中模具磨损预测为目标，主要研究了先进高强钢冷成形过程中凹模圆角处钢板-模具界面摩擦系数和表面损伤演化研究，并建立了冷冲压模具圆角区磨损预测方法。
　　（1）基于弯曲试验的钢板-模具圆角区界面滑动摩擦系数研究
　　在现有的圆角区滑动摩擦系数模型基础上，给出了考虑弯曲过程的弯曲和反弯曲因素的摩擦系数计算方法，并进行了工艺因素等因素对该滑动摩擦系数影响的实验研究。研究表明：弯曲圆角区的摩擦系数要明显高于薄板拉伸的摩擦系数；材料强度会对凹模圆角的摩擦系数产生影响；材料强度越高、表面硬度越高，凹模圆角的摩擦系数也越小；冲压工艺参数也会对凹模圆角的摩擦系数产生影响；随着相对圆角半径减小、压边力增大、拉伸速度减小，圆角区的摩擦系数都会有所增大。
　　（2）先进高强钢冲压件表面划伤实验研究
　　基于物理模拟实验研究了冲压工艺等因素对先进高强钢冲压件表面划伤的影响，同时基于数值仿真模型获得了不同工艺参数下模具表面温升变化，进一步对表面划伤变化进行了阐释。研究表明：材料强度会对板料表面划伤产生影响；相同工艺条件下，钢板强度越高，板料在成形过程中越容易产生表面划伤；冲压中工艺参数也会对板料表面划伤产生一定的影响；相对圆角半径减小、压边力增大、拉伸速度增大时，板料表面划伤加重。
　　（3）基于摩擦功的模具圆角区磨损量数值预测
　　基于数值仿真方法获得工艺参数和摩擦功之间的关联，通过模拟实验构建了摩擦功和模具修模极限值的关系，实现了模具修模周期的预测。此外，研究了不同工艺参数下凹模圆角处摩擦功耗散量的规律。研究表明：在摩擦功的分布上，板料流入处摩擦功最大，之后逐渐较小，在40°附近又升高到一个较小的峰值，之后减小至零；在摩擦功对各个因素的敏感性上，随着相对圆角半径减小、冲压速度提高、板料强度增大，凹模圆角区摩擦功耗散量最大值显著增大；压边力对凹模圆角区摩擦功最大值影响不明显。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 先进高强钢的发展和应用

1.3 先进高强钢冷成形过程摩擦磨损研究

1.4 研究内容及思路

第二章 基于弯曲试验的滑动摩擦系数研究

2.1 引言

2.2 凹模圆角区摩擦系数计算

2.3 弯曲试验条件

2.4圆角区摩擦系数特性对比分析

2.5工艺参数对圆角区摩擦系数影响分析

2.6本章小结

第三章 先进高强钢表面划伤研究

3.1 引言

3.2 试验条件与表面划伤评价指标

3.3面向界面压力和温度的数值仿真模型

3.4工艺参数对成形表面划伤影响研究

3.6本章小结

第四章 基于摩擦功的模具磨损预测研究

4.1引言

4.2工艺参数-摩擦功关系模型建立

4.3模具修模极限-摩擦功关系模型建立

4.5 小结

第五章 全文总结和展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文