隨著社會的發(fā)展,人們對彎曲件成形表面質量的高要求也越發(fā)迫切。目前關于板料彎曲成形的研究多集中在成形理論上,對于其中的接觸摩擦研究相對較少。實踐表明,接觸摩擦對板料彎曲件表面質量影響顯著,通過改善接觸摩擦狀況可以顯著改善表面質量。因此,研究接觸摩擦對彎曲件表面質量的影響是必要的。本文以厚度為6mm的1060純鋁板的V形三點式自由彎曲成形過程為研究對象,通過理論分析和有限元模擬分析了板料與凹模圓角接觸摩擦區(qū)域的受力情況,并通過實驗分析了不同接觸摩擦條件對彎曲件表面質量的影響,研究了接觸摩擦對彎曲件表面壓痕的影響規(guī)律和壓痕的形成機理。本文主要研究內容如下。首先簡要介紹了板料彎曲變形理論,接觸模型以及摩擦模型等,并針對板料彎曲成形中的接觸摩擦問題做了重點分析。其次,通過ANSYS LS-DYNA對板料彎曲成形過程進行了有限元模擬,重點分析了板料與凹模圓角接觸區(qū)域等效塑性應變、接觸壓力等的變化,為后續(xù)實驗研究提供一定參考。然后,設計板料彎曲成形實驗及摩擦參數(shù)測試實驗裝置,確定實驗方案,測量了板料彎曲成形中彎曲力、摩擦系數(shù)等參數(shù),并分別對滑動接觸摩擦和滾動接觸摩擦條件下所得彎曲件進行電鏡掃描,從宏觀和微觀角度研究了不同接觸摩擦形式,不同凹模圓角表面狀況對彎曲件表面壓痕的作用機制和影響規(guī)律;分析影響接觸摩擦的因素,探討消除接觸摩擦作用,改善彎曲件表面質量的思路。研究表明,在1060純鋁板的V形三點式自由彎曲成形實驗中,接觸摩擦形式,凹模圓角表面質量對彎曲件表面質量有顯著的影響。1)接觸摩擦形式對彎曲件表面壓痕的影響主要在于壓痕的形狀與分布形式,對壓痕的表面質量影響較小;滑動接觸摩擦造成的壓痕總體較深,壓痕分布不均勻且主要集中在兩端位置,拖動邊與導向邊邊緣的兩端位置均有材料堆積現(xiàn)象;滾動接觸摩擦造成的壓痕總體較淺,板料寬度方向上分布均勻,基本呈窄長條狀,滾動摩擦能夠削弱金屬的滑移堆積現(xiàn)象。2)凹模圓角表面狀況對彎曲件表面壓痕的影響主要在于壓痕本身的表面狀況,對壓痕的分布形式影響較小;當凹模圓角表面比較粗糙時,壓痕表面呈均勻密集細小的溝槽狀,對材料的滑移與堆積現(xiàn)象有一定的削弱作用。3)滑動接觸摩擦是金屬材料黏著效應與犁溝效應共同作用的結果,會顯著造成金屬材料的滑移與堆積現(xiàn)象;而滾動接觸摩擦中幾乎不存在犁溝效應。
【學位單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.21;TG306
【部分圖文】：

可將彎曲方法分為如圖1.1 所示的以下幾種：折彎、壓彎、輥彎、拉彎等。雖然彎曲成形加工形式各有不同，但其變形過程與變形特點規(guī)律基本一致，本文基于最為常見的板料 V 形壓彎過程，研究彎曲成形中接觸摩擦狀況對板料彎曲件表面質量的影響。

2.1 板料彎曲成形理論2.1.1 板料彎曲成形過程如圖2.1所示為板料的V形三點式彎曲成形過程。在板料的彎曲成形過程中，由于凸模圓角、凹模圓角的支撐作用，板料始終受到彎曲力矩作用。板料的相對彎曲半徑 r/t 隨凸模的下壓不斷減小（rn/t＜r1/t＜r0/t），彎曲程度不斷加深；當板料彎曲半徑減小至凸模圓角半徑大小時，彎曲變形就完成了。在板料的自由彎曲中，當凹�？缍炔蛔儠r，彎曲件的成形角度僅由彎曲行程所決定，彎曲加工角度可以自由變化；當自由彎曲結束后板料被凸模進一步下壓使其直邊部分與凹模完全貼合時，稱為校正彎曲，校正彎曲中的凸模和凹模相配合決定彎曲件成形角度，一組模具所能彎曲的角度是固定的。圖 2.1 板料的 V 形三點式彎曲過程Fig.2.1 Three point bending process of V shape of sheet material板料彎曲變形主要有以下幾個特點。（1）板料彎曲件的主要變形區(qū)集中在凸模圓角處，在此處存在塑性大變形現(xiàn)象

r —— 彎曲件內表面的圓角半徑，mm；t —— 板料的厚度，mm；max —— 最大切應變；θmaxσ —— 最大切向應力，MPa；sσ —— 材料的屈服強度，MPa。在板料彎曲成形過程中，板料內、外表層材料首先屈服，塑性變形開始發(fā)生后塑性變形由外到內進行擴展，板料進入彈-塑性彎曲和線性純塑性彎曲階（2）彈-塑性彎曲和線性純塑性彎曲隨著彎曲成形的進一步進行，當r/t＞200時，板料處于彈-塑性彎曲變形階段切向應力分布如圖 2.2(b)所示，此時在變形區(qū)內彈性變形與塑性變形共存，其性變形主要集中在板料中心層附近部分，塑性變形主要集中在板料內外表面 r/t＜200 時，板料進入線性純塑性彎曲階段，此時彈性變形可忽略不計。在種彎曲變形階段，其應力與應變僅在切向上存在，仍屬于線性狀態(tài)。
【參考文獻】

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本文編號：2873772