镀锌板冲压过程中摩擦特性的实验与研究

论文摘要

镀锌板是在普通钢板的表面附着一层锌层,使其具有良好的防腐蚀性能。现在已经越来越多的应用在汽车、建筑、家电等行业。但由于镀层与基体存在显著的不同特性,因此镀锌板的冲压成形特性与普通钢板相比存在着很大的不同,同时镀层在冲压成形过程中还会出现粉末化剥离、片状脱落、磨损、破裂、鼓包等形式失效。随着生产与技术的发展,普通钢板的冲压成形技术已经日趋成熟,而对于镀锌板的成形性研究以前往往只局限在镀层的制备和使用上。板料在冲压过程中的摩擦特性相当复杂,同时摩擦对于板料冲压成形的成败与否具有很大的影响,而现在对于板料冲压成形过程中摩擦问题的研究还没有形成一个统一的结论。因此基于以上两点,研究镀锌板在冲压过程中的摩擦特性具有很好的理论意义和现实意义。本文从板料冲压成形的接触和摩擦理论分析入手,对镀锌板进行杯突试验和销盘摩擦试验,随后通过运用冲压软件对杯突试验进行模拟,分析了镀锌板在冲压成形过程中的摩擦特性。具体研究工作如下。(1)通过对镀锌板进行杯突试验分析了冲压速度和润滑条件对镀锌板杯突值的影响。随后又对镀锌板进行了销盘摩擦试验,并运用正交分析的方法,分析了速度、正压力、镀层对摩擦系数的影响水平。(2)运用固连失效接触建立镀锌板模型,并在此模型的基础上模拟了镀锌板杯突成形过程。模拟结果可以看出镀层在成形过程中的变化,因此有助于分析镀层在镀锌板冲压过程中的影响。随后通过模拟结果分析了摩擦系数对镀锌板的冲压成形影响。(3)运用有限元模拟与杯突试验相结合的方法反求出镀锌板成形过程中的摩擦系数。根据模拟结果分析了冲压速度和润滑条件对摩擦系数的影响以及摩擦系数与镀锌板杯突值之间的相互影响关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镀锌板的种类介绍
• 1.3 镀锌板冲压摩擦的研究意义、现状及方法
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.3.3 板料摩擦的研究方法
• 1.4 板料成形数值模拟的发展
• 1.4.1 数值模拟方法的概述
• 1.4.2 国内外板料成形数值模拟的研究现状
• 1.4.3 板料成形数值模拟的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 板料成形的摩擦理论基础
• 2.1 金属塑性成形中摩擦的特点及对成形的影响
• 2.1.1 金属塑性成形中摩擦的特点
• 2.1.2 摩擦对塑性成形过程的影响
• 2.2 金属摩擦理论
• 2.3 塑性加工过程中摩擦接触界面
• 2.4 板料成形时的摩擦理论基础
• 第三章 镀锌板成形时摩擦系数的试验研究
• 3.1 镀锌板杯突试验
• 3.2 杯突试验设计
• 3.2.1 试验设备
• 3.2.2 试验试样
• 3.3 试验数据结果及分析
• 3.3.1 试验结果
• 3.3.2 试验结果分析
• 3.4 镀锌板摩擦系数影响因素的正交试验分析
• 3.4.1 试验设备
• 3.4.2 试验设计及结果分析
• 3.4.2.1 较低压力作用下摩擦系数影响因素的正交实验设计与分析
• 3.4.2.2 较高压力作用下摩擦系数影响因素的正交实验设计与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于界面结合的镀锌板冲压成形数值模拟
• 4.1 多层板料数值模拟研究现状及意义
• 4.2 基于界面结合的镀锌板成形数值模拟
• 4.2.1 有限元模拟的前处理
• 4.2.1.1 模拟材料及试验条件
• 4.2.1.2 模型的建立及前处理
• 4.2.2 数值模拟中的关键问题处理
• 4.2.2.1 模型与单元
• 4.2.2.2 接触和摩擦
• 4.2.3 模拟结果及分析
• 4.2.3.1 模拟结果
• 4.2.3.2 失效形式
• 4.2.3.3 摩擦因素分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于杯突试验的摩擦系数反求
• 5.1 研究方法
• 5.2 杯突试验及其结果
• 5.3 有限元模拟前处理
• 5.3.1 有限元模型
• 5.3.2 模拟条件处理
• 5.4 模拟结果及分析
• 5.4.1 模拟及对比结果
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文