[發(fā)明專利]薄板沖壓成形中的變摩擦系數(shù)模型測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510319813.1
• 申請(qǐng)日: 2015-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104977248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王武榮;韋習(xí)成;王紫旻;陶匡衡;陳世超;趙玉璋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙)31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料摩擦系數(shù)測(cè)試方法，特別是涉及一種材料變摩擦系數(shù)測(cè)試方法，應(yīng)用于板材沖壓成形摩擦學(xué)測(cè)試和板材沖壓工藝控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了適應(yīng)汽車輕量化的需求，近年來(lái)在汽車沖壓件中大量采用屈服強(qiáng)度在300MPa以上的先進(jìn)高強(qiáng)鋼。這些新材料的使用在推動(dòng)汽車工業(yè)領(lǐng)域輕量化的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的回彈問(wèn)題。因此通過(guò)有限元模擬技術(shù)來(lái)提高板料回彈預(yù)測(cè)精度對(duì)于降低沖壓件的制造成本、保障整車裝備質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

朱東波等認(rèn)為板料的回彈是其整個(gè)成形歷史的累積效應(yīng)，成形過(guò)程與摩擦接觸、模具幾何形狀等眾多因素緊密相關(guān)，這說(shuō)明摩擦是回彈的主要影響因素之一。Haluk Darendeliler等研究了摩擦對(duì)拉深成形的影響，采用變摩擦系數(shù)進(jìn)行模擬分析的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果更加符合。但目前在有限元數(shù)值模擬中，通常僅采用恒定摩擦系數(shù)來(lái)描述板料與模具之間的摩擦狀態(tài)，不能全面、真實(shí)和精確地反應(yīng)板料與模具之間的摩擦狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種薄板沖壓成形中的變摩擦系數(shù)模型測(cè)定方法，通過(guò)銷-盤(pán)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定薄板與模具間的摩擦系數(shù)，采用新型銷-盤(pán)摩擦副，使得在模具材料硬度遠(yuǎn)高于鋼板的硬度時(shí)不會(huì)出現(xiàn)犁削現(xiàn)象而影響摩擦系數(shù)的測(cè)定，能更準(zhǔn)確地建立變摩擦模型，得到更為精確的模擬結(jié)果，能建立更符合實(shí)際成形條件的變摩擦模型并應(yīng)用于有限元模擬中。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種薄板沖壓成形中的變摩擦系數(shù)模型測(cè)定方法，以從待測(cè)摩擦系數(shù)的薄板件上的切割成下來(lái)的至少一塊薄板試樣作為一組對(duì)摩銷，以模具材料制成的圓盤(pán)為對(duì)摩盤(pán)，使所述對(duì)摩盤(pán)相對(duì)所述對(duì)摩銷進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)銷-盤(pán)模擬試驗(yàn)裝置施加正壓力使對(duì)摩銷和對(duì)摩盤(pán)之間產(chǎn)生互動(dòng)摩擦，形成測(cè)試薄板沖壓摩擦系數(shù)的銷-盤(pán)模擬試驗(yàn)裝置，模擬沖壓工藝過(guò)程中的摩擦行為，根據(jù)待測(cè)摩擦系數(shù)的薄板件的表面載荷承載范圍，選擇對(duì)銷-盤(pán)模擬試驗(yàn)裝置施加一系列不同的正壓力來(lái)獲取相對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)，建立變摩擦系數(shù)模型。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，從待測(cè)摩擦系數(shù)的薄板件上切割下來(lái)至少兩塊尺寸相同的薄板試樣制成一組對(duì)摩銷，將至少兩塊薄板試樣同時(shí)安裝在載體支撐模塊上，形成對(duì)摩銷系統(tǒng)，將對(duì)摩銷系統(tǒng)與對(duì)摩盤(pán)組成銷-盤(pán)模擬試驗(yàn)裝置，使載體支撐模塊上的至少兩塊薄板試樣向?qū)δΡP(pán)平衡施加相同的載荷。

作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，從待測(cè)摩擦系數(shù)的薄板件上切割下來(lái)3塊尺寸相同的薄板試樣制成一組對(duì)摩銷，采用三爪式支撐底座將3塊薄板試樣同時(shí)安裝在同一個(gè)圓盤(pán)式的載體支撐模塊上，任意相鄰的兩塊薄板試樣在以圓盤(pán)式的載體的旋轉(zhuǎn)軸心為圓心的圓周上按照120°的角度均勻排布，形成對(duì)摩銷系統(tǒng)，使載體支撐模塊上的3個(gè)薄板試樣向?qū)δΡP(pán)平衡施加相同的載荷。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，將3塊薄板試樣鑲嵌在三爪式支撐底座上設(shè)置的銷的凹坑中進(jìn)行固定安裝，形成對(duì)摩銷系統(tǒng)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選從待測(cè)摩擦系數(shù)的薄板件上切割的薄板試樣為圓角矩形，以此作為圓角矩形薄片銷。

本發(fā)明薄板沖壓成形中的變摩擦系數(shù)模型測(cè)定方法主要包括如下步驟：

1.選擇摩擦副材料

為了使有限元仿真模擬更精確，必須選擇和實(shí)際沖壓中相同的材料作為摩擦副，即鋼板材料和模具材料。淬回火的模具材料硬度遠(yuǎn)高于鋼板的硬度，因此傳統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模具材料為銷，鋼板材料為盤(pán)的模式會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的犁削現(xiàn)象，從而導(dǎo)致無(wú)法精確測(cè)定摩擦系數(shù)。

本發(fā)明制作的銷-盤(pán)使用較軟的鋼板材料為銷，較硬的模具材料為盤(pán)。鋼板通過(guò)線切割加工成薄片銷，盡量保持原有表面狀態(tài)。一組薄片銷鑲嵌在銷的凹坑中充當(dāng)銷，在摩擦?xí)r直接與盤(pán)接觸。圓盤(pán)由模具材料制成，直徑根據(jù)立式銷盤(pán)萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的底座尺寸而定，通過(guò)熱處理和打磨使其接近實(shí)際沖壓中模具的硬度和表面粗糙度。

2.確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)

（1）轉(zhuǎn)速

按照實(shí)際沖壓速度與銷旋轉(zhuǎn)的等效直徑換算后選取的轉(zhuǎn)速。

（2）時(shí)間

在能夠獲得滿足實(shí)驗(yàn)要求摩擦系數(shù)的前提下，為了提高實(shí)驗(yàn)效率盡可能選取較短的時(shí)間，因此選取的時(shí)間為1min。

（3）潤(rùn)滑條件

根據(jù)條件模擬原則，摩擦試驗(yàn)中的潤(rùn)滑條件與沖壓成形中應(yīng)盡可能一致，采用相同的潤(rùn)滑油和涂抹方法。

（4）載荷

考慮摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的有效加載范圍，對(duì)應(yīng)模具-工件表面載荷范圍在摩擦試驗(yàn)時(shí)選取正壓力。