薄板沖壓成形中的變摩擦系數模型測定方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種材料摩擦系數測試方法，特別是設及一種材料變摩擦系數測試方 法，應用于板材沖壓成形摩擦學測試和板材沖壓工藝控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 為了適應汽車輕量化的需求，近年來在汽車沖壓件中大量采用屈服強度在300MPa W上的先進高強鋼。該些新材料的使用在推動汽車工業領域輕量化的同時也帶來了嚴重的 回彈問題。因此通過有限元模擬技術來提高板料回彈預測精度對于降低沖壓件的制造成 本、保障整車裝備質量、縮短新產品的開發周期具有重要的現實意義。
[0003] 朱東波等認為板料的回彈是其整個成形歷史的累積效應，成形過程與摩擦接 觸、模具幾何形狀等眾多因素緊密相關，該說明摩擦是回彈的主要影響因素之一。化1址 Darendeliler等研究了摩擦對拉深成形的影響，采用變摩擦系數進行模擬分析的結果與實 際結果更加符合。但目前在有限元數值模擬中，通常僅采用恒定摩擦系數來描述板料與模 具之間的摩擦狀態，不能全面、真實和精確地反應板料與模具之間的摩擦狀態。
【發明內容】
[0004] 為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種 薄板沖壓成形中的變摩擦系數模型測定方法，通過銷-盤試驗來測定薄板與模具間的摩擦 系數，采用新型銷-盤摩擦副，使得在模具材料硬度遠高于鋼板的硬度時不會出現準削現 象而影響摩擦系數的測定，能更準確地建立變摩擦模型，得到更為精確的模擬結果，能建立 更符合實際成形條件的變摩擦模型并應用于有限元模擬中。
[0005] 為達到上述發明創造目的，本發明采用下述技術方案： 一種薄板沖壓成形中的變摩擦系數模型測定方法，W從待測摩擦系數的薄板件上的切 割成下來的至少一塊薄板試樣作為一組對摩銷，W模具材料制成的圓盤為對摩盤，使所述 對摩盤相對所述對摩銷進行轉動，通過對銷-盤模擬試驗裝置施加正壓力使對摩銷和對摩 盤之間產生互動摩擦，形成測試薄板沖壓摩擦系數的銷-盤模擬試驗裝置，模擬沖壓工藝 過程中的摩擦行為，根據待測摩擦系數的薄板件的表面載荷承載范圍，選擇對銷-盤模擬 試驗裝置施加一系列不同的正壓力來獲取相對應的摩擦系數，建立變摩擦系數模型。
[0006] 作為本發明優選的技術方案，從待測摩擦系數的薄板件上切割下來至少兩塊尺寸 相同的薄板試樣制成一組對摩銷，將至少兩塊薄板試樣同時安裝在載體支撐模塊上，形成 對摩銷系統，將對摩銷系統與對摩盤組成銷-盤模擬試驗裝置，使載體支撐模塊上的至少 兩塊薄板試樣向對摩盤平衡施加相同的載荷。
[0007] 作為本發明進一步優選的技術方案，從待測摩擦系數的薄板件上切割下來3塊尺 寸相同的薄板試樣制成一組對摩銷，采用=爪式支撐底座將3塊薄板試樣同時安裝在同一 個圓盤式的載體支撐模塊上，任意相鄰的兩塊薄板試樣在W圓盤式的載體的旋轉軸屯、為圓 屯、的圓周上按照120°的角度均勻排布，形成對摩銷系統，使載體支撐模塊上的3個薄板試 樣向對摩盤平衡施加相同的載荷。
[000引作為本發明更進一步優選的技術方案，將3塊薄板試樣鑲嵌在=爪式支撐底座上 設置的銷的凹坑中進行固定安裝，形成對摩銷系統。
[0009] 在上述技術方案中，優選從待測摩擦系數的薄板件上切割的薄板試樣為圓角矩 形，W此作為圓角矩形薄片銷。
[0010] 本發明薄板沖壓成形中的變摩擦系數模型測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，必須選擇和實際沖壓中相同的材料作為摩擦副，即鋼 板材料和模具材料。澤回火的模具材料硬度遠高于鋼板的硬度，因此傳統使用傳統的模具 材料為銷，鋼板材料為盤的模式會產生嚴重的準削現象，從而導致無法精確測定摩擦系數。
[0011] 本發明制作的銷-盤使用較軟的鋼板材料為銷，較硬的模具材料為盤。鋼板通過 線切割加工成薄片銷，盡量保持原有表面狀態。一組薄片銷鑲嵌在銷的凹坑中充當銷，在摩 擦時直接與盤接觸。圓盤由模具材料制成，直徑根據立式銷盤萬能摩擦磨損試驗機的底座 尺寸而定，通過熱處理和打磨使其接近實際沖壓中模具的硬度和表面粗趟度。
[001引 2.確定實驗參數 (1)轉速 按照實際沖壓速度與銷旋轉的等效直徑換算后選取的轉速。
[0013] (2)時間 在能夠獲得滿足實驗要求摩擦系數的前提下，為了提高實驗效率盡可能選取較短的時 間，因此選取的時間為Imin。
[0014] (3)潤滑條件 根據條件模擬原則，摩擦試驗中的潤滑條件與沖壓成形中應盡可能一致，采用相同的 潤滑油和涂抹方法。
[00巧](4)載荷 考慮摩擦磨損試驗機的有效加載范圍，對應模具-工件表面載荷范圍在摩擦試驗時選 取正壓力。
[0016] 3.試驗方法 試驗在室溫下，通過將銷試樣擠壓在轉盤上進行。每組銷試樣滑動摩擦1分鐘后更換 新試樣。在進行試驗前，銷和盤都需要用丙酬在超聲波除垢器里清洗干凈。試驗進行時，由 自動機械控制的潤滑油噴嘴會提供沖壓用潤滑油，注入量可W使每個試樣附上一層沖壓油 薄膜。
[0017] 本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點： 1. 本發明基于銷-盤摩擦試驗對鋼板成形時的變摩擦系數模型進行了研究，通過使 用專用的新型摩擦副進行銷-盤摩擦實驗，模擬了鋼板沖壓時摩擦系數的變化并建立變摩 擦系數模型，將模型與大量研究及摩擦學理論分析進行驗證，其結果更加符合材料在沖壓 制備時的實際摩擦狀況； 2. 本發明克服了傳統銷-盤摩擦副的可能產生準削現象影響摩擦系數測定的缺點， 較為簡便、精確的建立了鋼板沖壓成形時的變摩擦系數模型，W期提高實際沖壓成形過程 中對高強度鋼板回彈預測的精確度，從而可W提高沖壓件尺寸的精確度，降低生產成本。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明優選實施例的銷-盤模擬試驗裝置的對摩銷系統的結構示意圖。
[0019] 圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖。
[0020] 圖3是本發明優選實施例的銷-盤模擬試驗裝置的對摩盤的結構示意圖。
[0021] 圖4是沿圖1中B-B線的剖面圖。
[002引圖5~圖15是在邊界潤滑的條件下DP780鋼依次分別在50N、100N、150N、200N、 30(^、40(^、50(^、60(^、70(^、80(^和90(^下的摩擦系數變化過程曲線。
[0023] 圖16為DP780鋼在不同載荷下的摩擦系數試驗值曲線模型圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發明的優選實施例詳述如下： 在本實施例中，參見圖1~圖16,一種薄板沖壓成形中的變摩擦系數模型測定方法，從 待測摩擦系數的薄板件上切割下來3塊長寬皆為6mmX3mm的圓角矩形的薄板試樣，制成 3塊圓角矩形薄片銷作為一組對摩