典型车用壳体零件温塑性成形摩擦润滑特性研究

作     者：苏晓斌 

作者单位：上海工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宓一鸣

授予年度：2014年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：温塑性成形 数值模拟 摩擦磨损 润滑剂 纳米石墨 

摘      要：典型车用壳体零件－汽车蓄能器壳体件是汽车蓄能器中的重要零部件，它在蓄能器工作时需承受大部分的压力，对于汽车的正常运行及其工作稳定性和工作寿命起着重要的作用，其成形精度和力学性能要求较高。温塑性成形工艺是一种精密或半精密成形工艺，汲取了热成形和冷成形的优点，避免了二者的不足，可以在保证零件成形精度的同时降低成形力，可用于形状复杂零件的成形。用温塑性成形技术进行该类零件的加工及批量化生产将会带来巨大的经济和社会效益。在金属塑性成形工艺中，由于模具和坯料接触面上的压力巨大，接触面上的摩擦对整个塑性成形过程以及最终成形零件的质量影响重大，合理的润滑措施显得尤为重要。因此对该车用壳体零件温塑性成形摩擦润滑特性进行研究具有重大的意义。 本文首先通过Deform-3D完成了不同工艺条件下该车用壳体零件温塑性成形过程的数值模拟分析，包括零件整体的变形情况、金属材料在零件成形过程中的流动情况以及关键工艺参数对零件成形过程中成形载荷的影响，并利用正交试验，以成形载荷为评判指标确定了最佳的成形工艺参数。然后基于修正的Archard磨损模型在Deform-3D中对该车用壳体零件温塑性成形过程中凹模的磨损情况进行了数值模拟研究，包括凹模整体的磨损情况以及关键工艺参数对凹模最大磨损深度的影响。继而通过对塑性成形中润滑理论的研究，并结合现有的温挤压用润滑剂，完成了本文水基温挤压用润滑剂的配置，并通过高温摩擦磨损试验、实际零件的温挤压试验以及扫描电镜对成形零件表面形貌的观察对该润滑剂的实际应用情况进行了研究，通过圆环镦粗试验将润滑剂在使用中实际能够达到的润滑效果以摩擦因子的方式进行了定量的表达。最后结合现有的纳米颗粒的分散稳定理论，采用物理分散和化学分散的方法对纳米石墨颗粒在水中的分散进行了探索，初步取得了较好的分散效果，并进行了纳米石墨润滑剂的制备和性能研究。