板料数控渐进成形件的表面质量控制技术研究

摘要

板料渐进成形技术是一种新的无模柔性制造技术，其表面质量问题是影响渐进成形件质量和美观的重要影响因素之一。本文对影响渐进成形件表面质量因素进行分类分析，得出各影响因子的影响程度和作用机理和影响程度。采用典型倒锥形件为例，设计不同的对比试验得到不同预设残余波峰高度、成形轨迹、成形道次、工具半径、原始板料表面情况、摩擦类型和润滑剂下的成形件表面质量情况，并设计和开发了新型的滚动成形工具，用以在大增量步长下改善渐进成形件的表面质量。本课题是在国家科技重大专项“精密塑性成形技术与装备创新能力平台”（编号：2011ZX04016-051）和上海交通大学211三期人才计划的资助下完成的，主要成果如下：
　　1)建立了工具-板料摩擦次数与残余波峰高度、零件成形角和工具半径的数学模型。利用该模型预测不同预设残余波峰高度和成形工具半径下工具与板料的摩擦次数，并根据摩擦次数衡量粘着摩擦和犁沟效应的作用效果。
　　2)预设残余波峰高度直接决定了板料表面的最大峰谷高度粗糙度Rz，且该参数的作用效果受板料原始粗糙度影响。试验证明采用比原始板料粗糙度Rz略大的预设残余波峰高度轨迹成形的零件表面最大峰谷高度粗糙度Rz可以与原始板料基本相同，满足成形要求，为板料渐进成形中成形轨迹设计提供参考。
　　3)使用滚动工具可以用滚动摩擦代替滑动摩擦来降低成形工具与板料间的摩擦力，减小粘着效应和犁沟效应。在较大的预设残余波峰高度轨迹下，可以同时达到减小成形时间和改善表面质量的效果。
　　4)半固体润滑剂在渐进成形中对表面质量改善最佳。MoS2与润滑脂CXI的混合物可以有效降低成形中的粘着摩擦和犁沟效应，从而降低摩擦力。鉴于安全性和环保性，润滑脂CXI为最适宜作为AA1010渐进成形润滑剂。
　　5)设计并开发新型滚动成形工具，弥补传统滚动工具一次成形角因干涉而过小的问题，扩大了滚动摩擦在渐进成形中的应用范围。通过大角度锥形件和复杂花形件的试验加工证明该成形工具和方法的有效性。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 渐进成形的研究现状

1.3 课题研究的意义及内容

1.4 课题的来源

1.5 本章小结

第二章 表面质量与摩擦理论概述

2.1 表面质量及粗糙度概述

2.2 摩擦理论概述

2.3 金属塑性成形中的摩擦

2.4 渐进成形中的摩擦特点

2.5 本章小结

第三章 板料渐进成形表面质量影响因素分析

3.1加工因素

3.2 材料因素

3.3 摩擦因素

3.4 本章小结

第四章 渐进成形件表面质量的试验研究

4.1 试验装置

4.2 加工因素

4.3 材料因素

4.4 摩擦因素

4.5 本章小结

第五章 大角度渐进成形工具设计及成形方法

5.1 大角度成形工具结构设计

5.2 大角度成形工具成形方法

5.3 成形实例

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成的论文和专利