激光复合造型球底筒形件成形过程数值模拟与相关工艺性能试验研究.pdf

《激光复合造型球底筒形件成形过程数值模拟与相关工艺性能试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、激光复合造型球底筒形件成形过程数值模拟与相关工艺性能试验研究NumericalSimulationoftheFormingProcessofTheSphericalBottomedCylinderbyCompositeLaserSurfaceTexturingandExperimentalStudyonProcessPerformance专业名称江苏大学2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大

2、学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：省勿啤母f力I妒年6月jo日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社

3、将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密√学位论文作者签名：怕l^年冈1指导教师签≯；矽年6月f口日江苏大学硕士学位论文摘要在机械行业里，金属板料冲压成形是一种重要的加工方式。在金属板料成形的过程中，板料和模具之间的摩擦学行为非常复杂，是随时间和空间而变化的二元函数，并且对成形件的成形质量、模具的使用寿命、成形工艺性能都具有显著的影响。因此，研究板料冲压过程中复杂的摩擦学行为，实现模具表面优化匹配的摩擦特性分布，就成为学术和产业界研究的热点课题。球底筒形件在成形过程中，拉

4、深和胀形两种不同的成形性质同时存在着，在模具塑性成形中具有广泛的代表性。本文选取球底筒形件这一典型零件为具体研究对象，运用本课题组的激光复合造型思想，以模具表面优化匹配的摩擦特性分布为目标，围绕相关理论和关键技术问题开展系统研究。首先，以球底筒形件为研究对象，对其拉深成形过程进行受力分析。成形过程可分为三个阶段：初始阶段、板料悬空阶段、板料完全贴合阶段。本文主要研究了板料在悬空阶段的受力情况，得到了径向应力盯，和切向应力％的表达式。同时针对在板料悬空阶段中，研究了板料不同区域的摩擦系数∥对成形过程的影响。其次，运用ABAQUS有限元模拟仿真软件，对球底筒形件的拉深

5、成形过程进行了模拟，研究了不同区域模具表面的摩擦系数对球底筒形件成形过程的影响，从而确定了模具表面摩擦的主影响区和次影响区。同时，为了使球底筒形件的厚度更加均匀，运用均匀设计的方法，对球底筒形件不同区域模具表面的摩擦系数进行了优化设计，得到一组最优的摩擦系数组合，使得模具表面摩擦系数优化后最大减薄率降低了26．54％，优化后板厚变化幅度为19．64％，板厚均匀度提高了24．87％。然后，采用光纤激光器对试样进行激光毛化加工，采用单因素轮换法对激光的工艺参数进行了研究。揭示了不同的离焦量、激光功率、激光频率和脉宽对激光毛化形貌的影响规律；对毛化形貌进行了力学性能检测

6、，表明毛化点的硬度相对于基材有十分显著的提高；同时，对激光毛化试样表面进行了粗糙度的检测；本文对光纤激光器的性能作了一定的研究，为以后研制模具表面激光毛化专用设备提供了实验支撑。最后，在UMT-II型多功能摩擦磨损试验机上，将光滑试样和不同直径和凸起高度的毛化试样进行了摩擦学性能对比试验。试验结果表明：激光毛化试样表面的摩擦系数比光滑试样表面摩擦系数要大，证明激光毛化技术对造型表面具有增摩的作用。同时发现，在激光复合造型球底筒形件成形过程数值模拟与相关工艺性能试验研究不同的工况下，毛化形貌直径大的试样，可以更多地储存润滑油以及收集磨粒，有利于形成动压润滑效应，其摩

7、擦系数要小于直径小的试样。毛化点的凸起高度越大，越不利于在摩擦副之间形成动压润滑效应，从而导致摩擦副之间的摩擦系数就越大。关键词：球底筒形件，数值模拟，激光毛化，摩擦系数江苏大学硕士学位论文ABSTRACTSheetmetalstampingisanimportantmachiningmethodinmanufacturingindustry．Throughouttheprocessofsheetmetalforming，thereisalwaysacomplextribologicalbehaviorbetweenthesheetandthemoldmateri

8、al．Tr