淬硬钢模具已加工表面磨损性能分析

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淬硬钢是用于制作汽车覆盖件模具的常用材料。淬硬钢模具高速铣削后形成的已加工表面基本反映了其最终使用的表面状态,其已加工表面状态对模具在服役过程的使用性能具有重要的影响,直接影响着模具的使用寿命。而且现有很多针对板料成型过程的研究,都是基于单次冲压的有限元模拟,难以反映模具在真实连续冲压过程中产生的累计损伤。因此研究淬硬钢模具在多次连续冲压过程中的磨损变化规律,分析加工参数对模具磨损性能的影响具有重要意义,本文对此做了以下工作:  首先,对球头铣刀高速铣削形成的已加工表面进行理论建模,针对 U型弯曲成型中服役工况恶劣的凹模刃口处分平面区、圆弧区和过渡区三个部分进行研究,分别计算了平面和圆弧处的最大残余高度,针对过渡区提出了刃口距这一概念,并对凸峰磨损后真实接触面积进行了解析计算。  其次,针对淬硬钢模具设计了高速铣削、冲压、显微检测等一系列试验,通过对比凹模冲压前后表面状态,对凹模磨损主要失效形式、服役前后内部微孔洞变化进行了研究与分析。  之后,通过设计冲压过程中凸凹模、夹具的运动轨迹,设计并实现了多次连续冲压的数值模拟,分析了凹模在多次服役过程中热力、磨损和应力场分布的变化规律,并探讨了凹模在服役过程中应力大小与磨损增加量之间的相互影响关系。  最后,通过设计仿真分析方案,分别探究了铣削加工参数中每齿进给量fz、行距 ae和切削深度 ap对凹模磨损影响的内在原因,并分别进行了应力分析;基于 Box-Behnken设计了响应曲面方案,对切削参数进行了显著性检测并建立了与磨损深度的映射模型,在此基础上运用 Matlab获得了优化参数,为淬硬钢模具铣削参数的选择及磨损性能预测提供依据。
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