激光復(fù)合造型球底筒形件成形過程數(shù)值模擬與相關(guān)工藝性能試驗研究.pdf

1、在機械行業(yè)里，金屬板料沖壓成形是一種重要的加工方式。在金屬板料成形的過程中，板料和模具之間的摩擦學(xué)行為非常復(fù)雜，是隨時間和空間而變化的二元函數(shù)，并且對成形件的成形質(zhì)量、模具的使用壽命、成形工藝性能都具有顯著的影響。因此，研究板料沖壓過程中復(fù)雜的摩擦學(xué)行為，實現(xiàn)模具表面優(yōu)化匹配的摩擦特性分布，就成為學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界研究的熱點課題。
　　球底筒形件在成形過程中，拉深和脹形兩種不同的成形性質(zhì)同時存在著，在模具塑性成形中具有廣泛的代表性。本文

2、選取球底筒形件這一典型零件為具體研究對象，運用本課題組的激光復(fù)合造型思想，以模具表面優(yōu)化匹配的摩擦特性分布為目標，圍繞相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)問題開展系統(tǒng)研究。
　　首先，以球底筒形件為研究對象，對其拉深成形過程進行受力分析。成形過程可分為三個階段:初始階段、板料懸空階段、板料完全貼合階段。本文主要研究了板料在懸空階段的受力情況，得到了徑向應(yīng)力σr和切向應(yīng)力σθ的表達式。同時針對在板料懸空階段中，研究了板料不同區(qū)域的摩擦系數(shù)μ對成形過程

3、的影響。
　　其次，運用ABAQUS有限元模擬仿真軟件，對球底筒形件的拉深成形過程進行了模擬，研究了不同區(qū)域模具表面的摩擦系數(shù)對球底筒形件成形過程的影響，從而確定了模具表面摩擦的主影響區(qū)和次影響區(qū)。同時，為了使球底筒形件的厚度更加均勻，運用均勻設(shè)計的方法，對球底筒形件不同區(qū)域模具表面的摩擦系數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，得到一組最優(yōu)的摩擦系數(shù)組合，使得模具表面摩擦系數(shù)優(yōu)化后最大減薄率降低了26.54％，優(yōu)化后板厚變化幅度為19.64％，板厚均

4、勻度提高了24.87％。
　　然后，采用光纖激光器對試樣進行激光毛化加工，采用單因素輪換法對激光的工藝參數(shù)進行了研究。揭示了不同的離焦量、激光功率、激光頻率和脈寬對激光毛化形貌的影響規(guī)律;對毛化形貌進行了力學(xué)性能檢測，表明毛化點的硬度相對于基材有十分顯著的提高;同時，對激光毛化試樣表面進行了粗糙度的檢測;本文對光纖激光器的性能作了一定的研究，為以后研制模具表面激光毛化專用設(shè)備提供了實驗支撐。
　　最后，在UMT-Ⅱ型多功能摩