亚热精锻过程中多参数可变摩擦模型及其应用研究

亚热精锻是一种精密塑性成形技术，以高效短流程的生产方式提供内部组织、外部质量和综合力学性能良好的机械零件，是符合低碳工业理念的先进制造技术，随着先进成形设备和控制冷却技术的发展，近年来得到推广应用。摩擦机理和摩擦模型研究的相对滞后，影响了该工艺的发展，本课题针对亚热精锻过程中的摩擦问题，深入研究摩擦行为及特点，分析接触正压力、相对滑动速度、温度条件、变形程度，以及表面粗糙度和润滑条件等因素对摩擦的影响机制及规律，揭示亚热精锻过程的摩擦机理；建立可准确描述亚热精锻过程动态摩擦行为的多参数可变摩擦模型，将该模型植入商业有限元软件，结合典型亚热精锻工艺的模拟与试验结果，评估该模型并加以修正；以汽车转向系统关键零件三柱槽壳和钟型壳为例，实施基于采用多参数可变摩擦模型的数值模拟的亚热精锻工艺优化。本课题的研究，进一步完善了亚热精锻技术的理论体系，对促进亚热精锻工艺的推广与发展具有重要的实际意义。

深入分析了金属塑性成形摩擦模型研究进展，并反正切修正剪切摩擦模型基础上完成了多参数亚热精锻的摩擦模型的初步构建；以正反复合挤压为原型，设计了一套以挤压凸模受力为评价指标的摩擦测试装置；提出一种固体润滑剂涂覆方法，并借助摩擦定性评价测试装置，完成了关键润滑剂涂覆参数对润滑影响效果的评价，并证明了摩擦测试装置的有效性。围绕亚热精锻成形工艺，同时还开展了变形材料高温变形行为研究，包括材料模型建立，利用加工图确定合理的加工区间，以及变形温度、变形道次与冷却速率等工艺参数对变形后连续冷却相变过程的影响；为提高亚热精锻件的精度，完成了均匀与非均匀温度场下多层组合凹模的热弹性变形理论计算。针对万向节壳体零件的流线紊乱缺陷，对其多工位亚热精锻工艺进行模拟，通过调整预成形与摩擦系数得到了一种改善方案。