基于动态摩擦磨损系数的先进高强钢冲压模具寿命研究

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1、`学校代号10532学号S150200342分类号U466密级公开硕士学位论文基于动态摩擦磨损系数的先进高强钢冲压模具寿命研究学位申请人姓名王成龙培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称聂昕讲师学科专业机械工程研究方向冲压模具磨损研究论文提交日期2018年04月23日学校代号：10532学号：S150200342密级：公开湖南大学硕士学位论文基于动态摩擦磨损系数的先进高强钢冲压模具寿命研究学位申请人姓名：王成龙导师姓名及职称：聂昕讲师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年04月23日论文答辩日

2、期：2018年05月19日答辩委员会主席：冯凯教授ResearchonlifetimeofadvancedhighstrengthsteelstampingdiebasedondynamicfrictionandwearcoefficientbyWANGChenglongB.E.(HainanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngi

3、neeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorLecturerNieXinMay,2018I基于动态摩擦磨损系数的先进高强钢冲压模具寿命研究摘要为了满足节能减排的需要，汽车轻量化是汽车产业发展的必然趋势，而选择合适的材料则是解决汽车轻量化的重要途径之一。先进高强钢是应用较为广泛的钣金材料，其相对于传统钢材的比强度大，因此能满足轻量化的需求。然而，先进高强钢作为一种强度较高的材料其抗变形能力较强，因此在实际冲压过程中所需的冲压机提供的力较大，从而导致冲压模具型面受力较

4、大。而较大的界面压力必然导致模具磨损加剧，进而影响模具的使用寿命，增加汽车开发成本。因此本文针对先进高强钢冲压模具的磨损进行研究，提出一种更为精确地计算先进高强钢冲压模具磨损的方法，从而进行模具寿命的预测。模具磨损是一个高度动态非线性过程，受载荷大小、几何形态、表面质量、材料性能等因素影响，在高强度钢板冲压过程中尤为明显。由于涉及摩擦、磨损等复杂动态非线性情况，仿真模拟难度很大，且精度不高。本文针对上述问题，提出一种新的基于动态摩擦磨损系数及厚向硬度变化的先进高强度钢冲压模具寿命评价方法。首先考虑到高强度钢板冲压过程中实时变

5、化的节点压力及相对滑动速度对摩擦系数和磨损系数的影响，将实时压力及滑动速度作为可变参数，通过正交摩擦磨损实验，提出基于动态摩擦系数及动态磨损系数的表面磨损计算模型。由于模具的厚向硬度随热处理情况及表面镀层厚度变化而变化，明显影响实时的磨损情况。因此，通过硬度实验及理论推导，建立了变化的模具硬度与磨损系数耦合的模具表面磨损方程，并以动态变化的摩擦系数模型代替库伦摩擦模型进行冲压数值模拟，以耦合得到的磨损方程进行模具的磨损计算。此外，因为冲压过程中模具的磨损会改变模具几何形状，从而影响后续的冲压成形及模具磨损。因此本文通过节点移

6、动来不断更新磨损后的模具型面，获得当前磨损状态下的新参数，使用新参数计算当前冲压的磨损量，确保随着磨损的增加，磨损参数不断更新，从而使得磨损预测更符合实际磨损的物理过程。将计算结果与模具磨损型面的扫描数据进行对比，结果表明，运用该方法计算得到的磨损位置完全一致，磨损结果趋势非常接近，相对于传统恒定摩擦、磨损系数计算结果的精确度提高21.36%。此外，基于该方法对某车型材料为DP780的左前纵梁加强板拉延模具进行了寿命预测，得到该模具在冲压大约5.9万件时，模具表面局部区域镀层磨损严重，需要进行修模。关键词：先进高强钢；摩擦系

7、数；磨损系数；镀层；模具寿命II硕士学位论文AbstractInordertomeettheneedsofenergyconservationandemissionreduction,thelightweightofautomobilesisaninevitabletrendinthedevelopmentoftheautomotiveindustry,andthechoiceofmaterialsisoneoftheimportantwaystosolvetheproblemofvehicleweightreduction

8、.Advancedhigh-strengthsteelisawidelyusedsheetmetalmaterial,becauseofitsstrengthrelativetotraditionalsteelislarge,soitcanmeettheneedsoflightweight