鋁合金板溫成形接觸和摩擦問題的研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問題的日益尖銳,全球各大汽車制造商都加快了對(duì)車輛輕型化的研發(fā),而車輛輕型化中一個(gè)很重要的內(nèi)容就是車身零件的輕量化。由于鋁合金板的強(qiáng)度和鋼板相當(dāng),而比重只有鋼板的1/3,因此已經(jīng)開始被用來制造汽車覆蓋件。鋁合金板的塑性差,在常溫下難以成形,為了提高鋁合金板的成形性能,常常需采用溫成形工藝。在鋁合金板溫成形過程中,摩擦和潤(rùn)滑狀態(tài)對(duì)成形的質(zhì)量有著重要的影響,對(duì)其摩擦和潤(rùn)滑進(jìn)行研究是目前亟需研究的課題。本文結(jié)合通用汽車-中國(guó)材料及

2、摩擦學(xué)研究聯(lián)合體資助的研究項(xiàng)目,對(duì)鋁合金板溫成形過程中板料與模具的接觸和摩擦進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)的研究,建立了板料與模具表面基于分形理論的接觸模型和不同潤(rùn)滑狀態(tài)下的摩擦模型,并對(duì)成形過程中不同變形區(qū)域的摩擦系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
　　為了研究鋁合金板與模具表面的接觸摩擦規(guī)律,首先必須對(duì)其表面形貌有充分的了解。本文利用AF-LI型表面輪廓測(cè)量?jī)x對(duì)5182鋁合金板和模具的表面進(jìn)行了測(cè)量,獲得了其表面形貌數(shù)據(jù),采用尺度獨(dú)立的分形參數(shù)對(duì)板料表面

3、進(jìn)行了表征,建立了基于分形理論的鋁合金板表面形貌模型。基于分形參數(shù)所建立的表面形貌模型不受表面輪廓測(cè)量?jī)x器分辨率和取樣長(zhǎng)度的影響,其表征具有唯一性,因而比傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)分析的模型更為合理。
　　在表面形貌模型的基礎(chǔ)上,建立了鋁合金板與模具的彈塑性分形接觸模型,該模型將模具視為剛性體,給出了板料與模具接觸面的尺寸分布規(guī)律和實(shí)際接觸面積的計(jì)算方法,描述了實(shí)際接觸面積與法向載荷的關(guān)系。
　　摩擦和潤(rùn)滑狀態(tài)是影響鋁合金板溫成形的關(guān)鍵

4、因素之一,本文分析了鋁合金板在成形過程中的摩擦潤(rùn)滑狀態(tài),得出了板料和模具之間處于邊界潤(rùn)滑摩擦或混合摩擦狀態(tài)的結(jié)論,并建立了不同潤(rùn)滑條件下的摩擦模型,結(jié)合由分形接觸模型計(jì)算得到的真實(shí)接觸面積,對(duì)不同接觸載荷下的摩擦系數(shù)進(jìn)行了理論計(jì)算。
　　在對(duì)鋁合金板成形過程中的摩擦開展實(shí)驗(yàn)研究時(shí),本文針對(duì)現(xiàn)有的板料成形摩擦測(cè)試方法中存在的實(shí)驗(yàn)條件與成形工藝實(shí)際狀況不一致、測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況偏差大的問題,提出了鋁合金板溫成形中測(cè)量凹、凸模圓角處和拉