激光復合織構薄壁管彎曲模具成形性能的數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、管材彎曲成形是以管/模具接觸為主導的并涉及高度非線性的多因素耦合作用的復雜過程。作為影響接觸狀態(tài)的主要因素，管/模具各接觸界面的摩擦特性對成形質量有著不同甚至相反的影響，故存在有益、有害摩擦學作用。因此，提出優(yōu)化策略以改善管材彎曲成形中的摩擦條件，繼而獲得精確穩(wěn)定的薄壁管小彎曲半徑彎曲成形。
　　首先，以汽車雨刷系統(tǒng)管為研究對象，利用DYNAFORM有限元模擬軟件對高頻焊管多步連續(xù)彎曲成形過程進行了研究，分析了成形過程中彎管的應力

2、應變分布、壁厚變化及橫截面形狀演變情況，并進行了試驗驗證?；诋a品的特殊性（較大相對彎曲半徑，成形難度較小的特點），研究了多種成形參數(shù)（彎曲半徑、彎曲角度、相對壁厚、材料特性）對多種成形缺陷的影響規(guī)律。
　　其次，基于薄壁管小彎曲半徑繞彎成形的苛刻條件，利用DYNAFORM有限元模擬軟件對其繞彎成形過程進行了分析，探究了管/模具各接觸界面的摩擦特性對不同成形缺陷的影響規(guī)律，并確定了各接觸界面摩擦系數(shù)的取值范圍。此外，以壁厚變化率及

3、截面畸變率為優(yōu)化對象，采用均勻試驗法，對薄壁管繞彎成形中的摩擦特性進行優(yōu)化設計，最終獲得了最佳的摩擦系數(shù)組合。模擬結果表明:優(yōu)化后彎管最大減薄率降低了7.06％，最大增厚率降低了10.37％，最大截面畸變率降低了13.84％。以上研究證實了繞彎成形中摩擦學作用的顯著性和差異性，同時也驗證了在模具表面應用激光復合織構技術的可行性。
　　為了實現(xiàn)對各接觸界面摩擦特性的主動優(yōu)化設計，基于激光微織構和激光毛化工藝試驗，確定了最合理的工藝參

4、數(shù)范圍。激光微織構工藝試驗揭示了單脈沖能量是決定微織構形貌尺寸的關鍵指標。
　　最后，以薄壁管繞彎成形模具為研究對象，在各模具表面設置相應的增摩毛化形貌及減摩微凹坑形貌，實現(xiàn)對接觸界面摩擦特性的主動設計。此后，進行了織構前后薄壁管繞彎成形對比試驗，以驗證激光復合織構技術應用的可行性及技術效果。試驗結果表明:衡量指標的試驗和模擬結果變化趨勢基本一致，且相對誤差較小。相較于未織構模具成形彎管，織構模具成形彎管最大減薄率下降了5.64％