繞彎成形防皺模擠壓過程數(shù)值模擬及磨損仿真研究.pdf

1、數(shù)控彎曲成形工藝具有高效、低耗、高精度和輕量化等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。矩形管繞彎成形過程中管材易產(chǎn)生起皺、截面畸變、劃傷、拉裂等缺陷,嚴(yán)重影響矩形管彎曲成形質(zhì)量。目前工廠解決起皺的主要方法是在彎曲模上增加防皺模來控制起皺的產(chǎn)生。在繞彎過程中防皺模易受到較大擠壓力而失效。在鋁型材擠壓模具早期失效諸多因素中,磨損失效居首位。有限元分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于整個(gè)擠壓模具成形仿真過程中,因此本文以矩形管材擠壓防皺模為研究對象,

2、運(yùn)用有限元軟件ABAQUS對矩形管繞彎成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬分析模具結(jié)構(gòu)、擠壓工藝參數(shù)對擠壓模具受力和磨損失效的影響,探討擠壓防皺磨損失效的原因。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)采用動態(tài)顯式有限元平臺ABAQUS/Explicit。建立了與實(shí)際彎管過程相符合的矩形管繞彎成形三維有限元模型,并對所建模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。該模型的建立,為研究擠壓防皺模磨損失效產(chǎn)生機(jī)理以及工藝參數(shù)對其的影響規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)運(yùn)用

3、非線性有限元法對繞彎過程中防皺模受力進(jìn)行有限元分析,得到了防皺模應(yīng)力、應(yīng)變、接觸壓力等分布特性與變化規(guī)律。模擬有、無芯棒下各種工藝參數(shù)對防皺模應(yīng)力場影響。模擬分析了芯棒對矩形管對截面畸變的影響,并總結(jié)彎管中防皺模、夾塊、鑲塊等模具對管材加工質(zhì)量的影響與解決辦法。
　　(3)建立了繞彎過程熱力耦合模型,得出防皺模應(yīng)力場、溫度場的分布規(guī)律。并計(jì)算出有、無芯棒時(shí)各種因素影響下防皺模的磨損量。得出如下結(jié)論:無芯棒時(shí)防皺模存在應(yīng)力集中現(xiàn)象且

4、應(yīng)力集中主要處在防皺模端部兩角厚度較薄處,端部中間位置受力很小。隨著摩擦系數(shù)的增大磨損深度首先逐漸減小后逐漸增大,摩擦系數(shù)為0.3時(shí)磨損量達(dá)到最小值。隨著鋁管壁厚增大磨損深度增大。在t=3.5mm時(shí)磨損深度達(dá)到最大值,鋼管在t=1時(shí)達(dá)到最大值。有芯棒時(shí)防皺模受力集中依然在前端并產(chǎn)生較大的塑性變形。應(yīng)力主要以條紋的形式存在,隨著時(shí)間點(diǎn)的推移應(yīng)力條紋越來越明顯。當(dāng)摩擦系數(shù)的增大磨損深度首先逐漸逐漸增大,管材為鋼管時(shí)防皺模磨損量下降與上升趨勢