薄壁圓管繞彎成形工藝過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、薄壁圓管繞彎成形工藝具有高效、低耗和高精度等優(yōu)點,因此廣泛應(yīng)用于航空、航天及汽車工業(yè)領(lǐng)域。但是由于管材具有中空結(jié)構(gòu),薄壁圓管彎曲成形,特別是小彎曲半徑成形過程,更容易出現(xiàn)截面橢圓化、壁厚減薄等質(zhì)量缺陷,導(dǎo)致管材失效而成為廢料。管材彎曲截面畸變不但影響管材外觀質(zhì)量而且可能引起橫截面積的減小,從而增大流動阻力,直接造成輸送流體的壓力的損失同時也會影響彎管的剛度、強度等機械性能,彎管壁厚減薄,直接降低彎管的強度、剛度等機械性能,制約彎管的使用

2、。
　　實際加工中無法計算和估算的兩項變形參數(shù),導(dǎo)致在許多情況下模具制作、選材到試彎時才能得到相應(yīng)的參數(shù),造成時間、人力和物力的浪費。本文通過有限元軟件ABAQUS對不同的工藝參數(shù)和芯棒主要參數(shù)進行模擬分析和實驗研究,分析得出了不同工藝參數(shù)對彎管成形質(zhì)量的影響規(guī)律和芯棒選擇基準。主要內(nèi)容有:
　　(1)通過對不同工藝參數(shù)對彎管成形質(zhì)量的影響分析發(fā)現(xiàn):隨著彎曲半徑的不斷增大,彎管壁厚減薄率和截面畸變率都不斷減小;隨著管材壁厚的

3、增大,彎管壁厚減薄率變化不是很大,但截面畸變率隨之逐漸減小;隨著管材與模具之間的間隙增大,壁厚減薄也越來越小,但間隙過大容易造成彎曲失穩(wěn);管材與防皺塊之間摩擦系數(shù)對彎管成形質(zhì)量幾乎沒有影響。
　　(2)通過對芯棒模擬及實驗驗證發(fā)現(xiàn):芯棒的芯球是控制管坯截面畸變的主要因素,為了既能控制管坯最大變形部位的截面橢圓率又能很好的控制最大變形部位的壁厚變化,芯棒和芯球的直徑應(yīng)選擇在0.96D0～0.98D0之間為最佳(D0為管坯內(nèi)徑)。芯棒

4、的伸出量過大會直接影響管坯的壁厚,會直接造成管坯彎曲部位的過大形變甚至拉裂,芯棒的伸出量應(yīng)控制在0.25D0～0.35D0之間為最佳。在管坯彎曲過程中,為了防止芯棒對管坯內(nèi)部造成劃傷以及管坯和夾塊發(fā)生相對滑動造成失穩(wěn),在彎曲之前芯棒應(yīng)要有足夠的潤滑。
　　(3)芯棒的選取對彎管成形質(zhì)量也有決定性的作用,分析發(fā)現(xiàn):對于壁厚很小且彎曲半徑小的管材在彎曲過程中極易發(fā)生截面橢圓畸變過大而失效,對這種管材的彎曲必須選擇多球萬向芯棒。當隨著管