本文關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)鋼板沖壓模具磨損CAE分析與壽命預(yù)測

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【摘要】：汽車工業(yè)的高速發(fā)展使能源問題日益嚴(yán)重,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化和節(jié)能減排是汽車工業(yè)發(fā)展的必然選擇。超高強(qiáng)鋼因具有較高的強(qiáng)度,能滿足汽車輕量化、碰撞安全性、節(jié)能減排的要求,已被廣泛應(yīng)用于汽車車身結(jié)構(gòu)件和安全加強(qiáng)件等重要零部件中。超高強(qiáng)鋼板的高強(qiáng)度,導(dǎo)致沖壓成形時(shí)模具的工作條件較惡劣,所受載荷更大,模具的磨損情況也更為嚴(yán)重,給汽車模具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來了一系列的問題。目前大多數(shù)磨損研究主要集中在實(shí)驗(yàn)方面,然而研究結(jié)果會(huì)受各種外部條件影響,難以為工程設(shè)計(jì)提供快捷的方法。在模具磨損的數(shù)值模擬方面,針對擠壓、鍛壓等其他成形工藝的研究比較多,而超高強(qiáng)鋼板沖壓模具磨損方面的研究較少。針對這一現(xiàn)象,本文提出了一種有效而快捷的預(yù)測模具磨損量和使用壽命的方法。該方法采用Archard磨損理論,基于動(dòng)力顯示算法,采用拉格朗日增量法模擬板料沖壓過程。計(jì)算得到成型結(jié)束后的板料應(yīng)力、模具磨損量、相對滑移速度、接觸壓力等數(shù)據(jù),結(jié)果表明模具磨損主要集中在材料流動(dòng)較多的區(qū)域。為了研究模具磨損的影響因素,分別改變模具硬度、沖壓速度、模具材料、模具間隙和沖壓行程等參數(shù)對板料沖壓過程進(jìn)行數(shù)值仿真,對比分析模具的最大磨損量,總結(jié)各參數(shù)對模具磨損的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi),模具磨損量與模具硬度、模具間隙呈反向的非線性關(guān)系;模具磨損量與沖壓速度呈正比關(guān)系；不同材料的抗磨損性能不同；模具磨損量與沖壓行程的關(guān)系較復(fù)雜。最后考慮實(shí)際生產(chǎn)中,前次沖壓過程對后續(xù)沖壓的影響,采用磨損累積法預(yù)測模具修模前的使用壽命。并通過白光掃描試驗(yàn)測量模具的實(shí)際磨損量,通過對比分析發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差較小,表明所用的CAE分析方法是正確可行的,有利于超高強(qiáng)鋼板沖壓工藝參數(shù)的確定和模具的設(shè)計(jì)制造,具有一定的工程價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：沖壓數(shù)值模擬 超高強(qiáng)鋼 模具磨損 壽命預(yù)測 磨損試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U466;TG385.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題的研究背景13-17
• 1.1.1 超高強(qiáng)鋼在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用13-15
• 1.1.2 超高強(qiáng)鋼板沖壓模具的應(yīng)用現(xiàn)狀15-17
• 1.2 課題的研究意義17-18
• 1.3 模具磨損與壽命預(yù)測的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 模具磨損的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 模具壽命預(yù)測的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 沖壓模具磨損的理論基礎(chǔ)與有限元應(yīng)用23-33
• 2.1 模具的磨損機(jī)理23-25
• 2.2 模具的磨損過程25-26
• 2.3 磨損的基本模型26-29
• 2.3.1 磨損理論26-27
• 2.3.2 磨損計(jì)算模型27-29
• 2.4 模具失效的主要影響因素29-30
• 2.5 有限元在金屬塑性成形中的應(yīng)用30-32
• 2.5.1 有限元基本理論30-31
• 2.5.2 沖壓成形CAE分析的特點(diǎn)31-32
• 2.5.3 分析成形過程的動(dòng)態(tài)顯示算法32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 預(yù)測超高強(qiáng)鋼板沖壓模具磨損的CAE方法33-47
• 3.1 幾何模型33-35
• 3.2 材料模型35-37
• 3.2.1 板料成型重要參數(shù)35-36
• 3.2.2 模具的材料模型36
• 3.2.3 板料的材料模型36-37
• 3.3 有限元模型37-38
• 3.4 沖壓工藝和模擬參數(shù)的設(shè)置38-39
• 3.5 定義接觸關(guān)系及邊界條件39-42
• 3.5.1 物體的接觸關(guān)系設(shè)置39-40
• 3.5.2 摩擦模型的選擇40-42
• 3.6 仿真結(jié)果42-46
• 3.6.1 板料成型結(jié)果分析42-44
• 3.6.2 模具磨損結(jié)果分析44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第4章 模具磨損影響因素的研究47-61
• 4.1 模具硬度對模具磨損的影響47-49
• 4.2 沖壓速度對模具磨損的影響49-52
• 4.3 模具材料與熱處理工藝對模具磨損的影響52-54
• 4.3.1 不同模具材料和熱處理工藝的磨損結(jié)果52-53
• 4.3.2 適用于超高強(qiáng)鋼板沖壓的新型模具材料53-54
• 4.4 模具間隙對模具磨損的影響54-57
• 4.5 沖壓行程對模具磨損的影響57-59
• 4.6 改善模具磨損的一些措施59-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 第5章 模具的壽命預(yù)測與試驗(yàn)驗(yàn)證61-69
• 5.1 常用的模具壽命預(yù)測方法61-63
• 5.2 應(yīng)用磨損累積法預(yù)測模具壽命63-64
• 5.3 模具磨損的測量試驗(yàn)64-68
• 5.3.1 試驗(yàn)方法介紹64-65
• 5.3.2 常用的差值分析方法65-66
• 5.3.3 測量試驗(yàn)的注意事項(xiàng)66
• 5.3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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本文編號：661408