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汽车消声半壳模具表面摩擦学行为调控及工程应用研究
| 论文题名： | 汽车消声半壳模具表面摩擦学行为调控及工程应用研究 |
| 关键词： | 汽车消声半壳模具;金属塑性成形;摩擦特性;激光毛化;数值模拟;ABAQUS有限元软件 |
| 摘要： | 拉延成形过程中，模具表面摩擦特性与工件材料流动行为密切相关。本课题组提出模具表面激光复合织构技术，通过加工凸体增摩和凹体减摩织构来实现对复杂模具表面摩擦特性的主动调控与优化。本文以汽车消声半壳模具为研究对象，结合数值模拟分析与成形试验，以降低成形件最大减薄率，提高板厚均匀性为目标，进行模具表面摩擦系数分区优化设计。 首先，对钣金成形过程中应力应变关系进行理论分析，介绍了汽车覆盖件的成形特点、成形缺陷以及解决措施。针对汽车覆盖件模具结构特征的复杂性以及多样性，提出使用“分解-综合法”对其进行分类总结，并具体分析不同结构特征元素对拉深成形性的影响，为模具表面摩擦敏感区域的判定和划分奠定了理论基础。 其次，利用ABAQUS有限元软件，对汽车消声半壳拉延成形过程进行数值模拟。根据初步模拟结果，对成形件起皱和减薄最严重的区域定义优化路径。对模具表面进行区域划分，通过单因素分析法，找到模具表面摩擦对成形件厚度影响较大的区域。以降低成形件最大减薄率，提升板厚均匀性为目标，优化模具关键区域的摩擦系数。优化后的成形件最大减薄率降低了13.03%，板厚的变化幅度降低了6.68%。 然后，应用ROBOGUIDE软件，对FANUC机器人激光毛化织构加工过程进行仿真和试验。首先选择机器人型号：M-10iA/8L，建立了仿真工作环境，对激光头TCP点（工具坐标系原点）进行设定和校准。然后建立合适的用户坐标系和工具坐标系，并完成工业机器人I/O信号配置。最后运用虚拟示教器编写机器人激光毛化阵列加工仿真程序并进行实际验证。 最后，根据上述模拟优化结果，对汽车消声半壳模具表面摩擦敏感区域h进行激光毛化织构加工。对SKD11模具钢进行激光毛化工艺试验和分析，确定模具表面加工最优毛化形貌的激光工艺参数。对汽车消声半壳模具进行毛化织构造型和成形试验，并与原始模具冲压成形件进行对比。结果表明，汽车消声半壳残余应力分布得到明显改善，相比于未织构模具拉深件，毛化织构模具拉深件最大减薄率减小了23.53%，板厚均匀性提高了13.24%。 |
| 作者： | 蒋嘉兴 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 符永宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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