铝合金板温成形过程拉深筋部位摩擦的研究

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1、南昌航空大学硕士论文摘要摘要近年来，随着能源和环境问题的日益尖锐，全球各大汽车制造商都在加快对汽车轻型化的研究与开发，而汽车轻型化中一个很重要的部分就是车身零件的轻量化。由于铝合金板的强度和钢板类似，比重仅为钢板的1/3，可满足汽车车身零件轻量化的要求，因此已经开始被用来制造汽车覆盖件。而拉深筋是以汽车覆盖件为代表的复杂及难成形零件拉深模具的重要组成部分之一，是拉深工艺的重要控制手段。目前，有关拉深筋的研究工作正日益受到工业及学术界的重视。铝合金板与钢板相比，前者塑性差，在常温下难以成形，特别在拉深筋区域。因此必须在拉深筋部位采用温成形工艺并添加润滑剂。铝合金板温成形工艺受到材料成

2、形性能、工艺参数与模具的设计、润滑与摩擦状态等诸多因素的影响，目前仍是一项尚待进一步研究开发的板料冲压成形新技术。本文结合通用汽车—中国材料及摩擦学研究联合体资助的研究项目，对铝合金板温成形拉深筋部位的摩擦进行了研究，深化了对铝合金板温成形规律的认识，为铝合金板温成形工艺及模具设计的优化提供了依据。摩擦是影响铝合金温成形过程拉深筋部位的一个重要因素。本文研究了板料成形过程中不同变形区域的摩擦行为，并根据拉深筋的几何模型和力学机理，在拉深筋单元模型的基础上，基于几个假设，推导了板料经过拉深筋时摩擦系数的计算公式。为了用实验方法测定和研究板料成形过程中摩擦的变化规律，本文提出了一种拉深

3、筋部位的摩擦模拟测量法，并设计制作了铝合金板成形过程拉深筋部位摩擦测试的实验装置。利用该实验装置，作者对铝合金板摩擦测试实验装置进行了可行性分析实验。实验结果表明，该拉深筋部位的摩擦测试实验装置稳定性好、操作方便、可重复性等优点，克服了在铝合金板温成形过程中同时测定拉深筋部位摩擦力和摩擦系数的困难，为进一步深入研究铝合金板料温成形过程中的摩擦学问题奠定了良好的基础。作者利用自行设计制作的实验装置，对5182铝合金板在不同成形工艺条件下的摩擦进行了测试实验，确定了合理的压边力（其值为2.5MPa），并研究了摩擦系数随工艺参数变化的规律。研究结果表明：随着拉延行程的增加，摩擦系数有先增

4、大后减小的趋势；从室温到250℃，随着成形温度的提高，摩擦系数都有I南昌航空大学硕士论文摘要逐渐增大的趋势；在高温状态下，润滑条件下的摩擦系数明显比无润滑状态下小，且成形效果好。将实验所测得的摩擦系数与理论公式计算值对比，两者之间的误差在0~20%，因此可以证明理论计算公式的正确性和拉深筋部位摩擦测试装置的可靠性、稳定性。关键词：铝合金板，温成形，拉深筋，摩擦系数，摩擦测试II南昌航空大学硕士论文AbstractAbstractInrecentlyyears,withtheissueofenergyandenvironmentbecomingincreasinglyacute,th

5、eautomobilemanufacturersarefocusingondevelopinglightweightvehiclestoimprovetheirmarketshares.Oneofthemajortasksinthedevelopmentoflightweightvehicleistodeveloplightweightautobodypanels.However,thedrawbeadrepresentsdifficultandhardtoformpartofautobodypanelwhichisoneofthemostimportantparts,itisan

6、importantcontrolwayofdrawbeadcrafts.Atpresent,thestudyingofdrawbeadisbeingpayattentiontoindustryandacademics.Aluminumalloysheethasbeenappliedtoproduceautobodypanelbecauseofitshighstrengthandlowspecificgravity.However,aluminumalloysheetismoredifficulttoformthansteelsheetduetoitslowerplasticity.

7、Itisnecessarytoadoptwarmformingprocesstogetherwithsuitablelubricantsatdrawbeadzoneforformaluminumalloysheet.Thewarmformingprocessofaluminumalloysheetisinfluencedbymanyfactors,suchasformability,processparameters,diestructure,lubricationa