【摘要】：汽車輕量化是當前研究的熱點之一。鋁合金材料具有比重小、抗腐蝕性高、易加工和焊接性能良好等優(yōu)點,故提高汽車零部件的鋁化率是實現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑。本課題針對5182-0鋁合金汽車板的成形性能,采用了理論解析、基礎實驗研究、有限元仿真和伺服壓力機拉深成形實驗等手段,獲得了材料流變曲線、成形極限圖和潤滑條件,分析了工藝參數(shù)對5182-O鋁合金板料拉深成形性能的影響規(guī)律。本課題主要研究工作及創(chuàng)新性成果如下：(1)對5182-O鋁合金板料大塑性變形下的流變性能進行了單向拉伸和雙向拉伸實驗研究,對比分析發(fā)現(xiàn),不同變形狀態(tài)下板料的塑性流變曲線最大差異在10%以上。由于雙向拉伸粘性介質脹形(VPB)實驗中板料的變形更接近沖壓加工的情況,因此提出在研究板料沖壓成形時應采用VPB或類似實驗獲取板料的流變曲線。(2)利用杯突實驗對多類14種鋁合金板沖壓潤滑劑和不同板料表面形貌進行了潤滑性能測試,分析了不同潤滑條件對成形性能的影響規(guī)律,結果表明：某硼酸鹽干膜潤滑劑體現(xiàn)了最佳的沖壓潤滑性能,經電火花加工的鋁合金板料表面在沖壓過程中具有較好的潤滑劑承載能力；利用有限元反求方法準確地計算了不同潤滑條件在沖壓過程中的摩擦系數(shù)。(3)根據(jù)5182-0鋁合金板料的失效表現(xiàn)形式,提出了以危險截面處的主應變二次導數(shù)作為韌性破裂的判定準則,采用實驗和仿真結合的方法進行了板料成形極限的研究,對單向拉伸、平面應變和雙向拉伸這三個典型狀態(tài)下板料的變形過程及應變歷史進行了仿真計算分析,獲取了板料的頸縮成形極限圖和破裂成形極限圖。相比于傳統(tǒng)的成形極限圖頂測方法,有效地簡化了實驗和測量過程,為板料成形極限的研究提供了新的思路。(4)利用伺服壓力機對鋁合金汽車內門板的拉深成形過程進行了實驗研究和有限元仿真分析。提出了變壓邊力參數(shù)化控制策略,研究結果表明：增加型變壓邊力雖能抑制零件法蘭起皺,但可導致零件圓角處過度減薄,且壓邊力變化起始沖程越早,零件越容易發(fā)生破裂；實現(xiàn)了拉深速度曲線的自由化設計,研究結果表明：常溫下拉深速度對摩擦狀態(tài)的影響較大,且高速有利于鋁合金板料的拉深成形,計算發(fā)現(xiàn)了摩擦系數(shù)隨拉深速度的降低呈升高的趨勢；利用熱力耦合有限元模型實現(xiàn)了對拉深成形溫度場計算,準確預測了不同沖壓速度下零件以及模具表面的溫度分布。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG389

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本文編號：2575841