模具粗糙度对板材拉延件摩擦特性的影响-中国科技论文在线.PDFVIP

第40卷第2期 机 械 工 程 学 报 Vol.40 Nn Z 2004年 2月 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Feb 2004 模具粗糙度对板材拉延件摩擦特性的影响 黄敏纯 高诚辉 黄录官 (福州大学机械工程系 福州 350002) (合肥工业大学) 摘要:金属板材拉延是一个复杂的塑性变形过程，广泛应用在各种大型汽车覆盖件等零件生产中。介绍了金属带 料弯曲拉伸试验机的工作原理和试验方法.该试验机能很好地模拟凹模圆角区的摩擦场变化规律;通过选用不同 的模具表面粗糙度，改变带料拉伸力、变形速度和成形头平均面压，侧出摩擦因数的变化规律，用以研究模具表 面粗糙度等对板材拉延件摩擦特性的影响 研究表明，适当降低模具表面粗糙度，有利于发展边界润滑，减少摩 擦热的产生和作用。该研究方法把拉延过程中的摩擦、磨损和润滑有机地结合起来，为优化拉延件加工的摩擦条 件奠定了理论基础 关键词:模具粗糙度 摩擦特性 带料弯曲拉伸试验机 拉延件 中圈分类号:TH 117 和应力、应变分布复杂，如图1所示121。凸缘部分((I 0 前言 变形区)是拉深时的主要变形区，材料受径向拉应力 QI、切向压应力Q3和板厚方向的压应力。:的共同 进入新世纪，汽车工业生产中产品更新换代的 作用，其应变状态为径向拉应变61、切向压应变E3 节奏不断加快，进一步优化冲压加工技术已提上了 和板厚方向的拉应变二2。凹模圆角部分((11变形区) 非常重要的议事日程。汽车大型覆盖件等冲压件占 是凸缘进入筒壁的过渡变形区，材料受径向拉应力 整车加工量的60%^75%111，模具的使用寿命和零件 (71、切向压应力。3及由于承受凹模圆角的压力和弯 的质量直接影响到企业的经济效益和可持续发展。 曲作用而产生的压应力。2的共同作用，其相应的应 板材拉延过程中各部分的受力情况不同，应力 变状态为拉应变二，、压应变:3和压应变e2。筒壁部 变化复杂，各处摩擦状况也不同。目前，我国对板 分(III变形区)是已变形区，又是传力区，只受轴向 材拉延过程的摩擦、磨损和润滑机理的研究尚不够 拉应力471和切向应力口3(中间应力)的作用，且at= 深入，拉延产品的质量存在不少问题(如出现厚度不 2v3，应变为平面应变状态(+e;和一E2)。凸模圆角 均、裂纹等)，模具精度和使用寿命与国外同类产品 部分(N变形区)是圆筒壁与筒底的过渡变形区，它 相比还很低;此外，对于一些精密、高效、长寿命 承受径向和切向拉应力。，和。:的作用，由于凸模 和大型复杂模具还须进口。2000年，我国进口模具 的压力和弯曲作用，在厚度方向上还受到压应力a2 9.7亿美元，其中3亿美元是汽车模具。因此，开展 的作用，其应变状态与筒壁部分相似。筒底部分(V 这项研究工作是非常必要的。论述了带料弯曲拉伸 变形区)受双向平面拉伸作用，产生拉应力。1和。3， 试验机的工作原理和试验方法，并探讨了汽车拉延 其应变为平面方向的拉应变:1和E:及板厚方向的 件〔08F薄板)在一定的模具材料、凹模圆角半径和润 压应变‘2。 滑条件下，通过改变带料拉伸力FSD、变形速度VSD 压边力 和面压P，着重研究不同的模具表面粗糙度对板材 拉延过程中摩擦特性的影响。这对进一步深化拉延 库公拉 理论和实践有着实际意义，同时，也为汽车等行业 模具设计与制造过程中的CAD/CAE/CAM提供可 靠的试验数据。 拉深应力、应变及摩擦场分析 板料拉深要发生大的塑性变形，各处受力状况 图1拉深过程中