近年來,隨著汽車和航空航天領域輕量化需求的提高,空心結構件得到越來越多的應用,目前空心結構件主要通過內高壓成形和充液壓制等一體化成形方法制造,與內高壓成形相比,充液壓制所需的成形壓力和所需的合模壓力機噸位更小,而壁厚分布更均勻,逐步取代內高壓成形,應用于大部分空心結構件的成形,具有非常廣闊的應用前景。首先對充液壓制成形件的典型結構特征進行分類,包括外圓角、內圓角和直邊三類典型結構。以剛塑性材料模型為基礎,建立了圓角成形階段和截面壓縮階段的力學分析模型,研究了成形所需的臨界內壓及其影響因素。通過研究發(fā)現(xiàn),在圓角成形階段,內圓角存在臨界內壓,臨界內壓與壁厚t、圓角半徑R和材料的屈服強度等因素有關。在截面壓縮階段,環(huán)向力增大會導致發(fā)生直邊屈曲缺陷和外圓角脫離模具缺陷,外圓角的臨界內壓除了受材料、壁厚t、圓角半徑R影響外,還受截面環(huán)向應變εθ的影響。在此基礎上,開展了SAPH440材料矩形截面管和V形截面管充液壓制數(shù)值模擬和實驗研究,總結了充液壓制成形中產(chǎn)生的典型缺陷,揭示了不同截面周長壓縮率對應的臨界內壓,研究了支撐內壓、截面周長壓縮率對截面形狀變化、圓角充填、壁厚分布的影響,并對典型位置的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

內高壓成形技術原理[14]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-2-上[15]。完全符合輕量化和一體化成形的技術理念，目前已經(jīng)大范圍的應用于以高可靠性和輕量化為基本需求的汽車交通、航空航天等領域[16-20]。在汽車領域中，1999年推出的GMT800卡車中，就首次實現(xiàn)了內高壓成形技術制造的前縱梁和橫梁在汽車車架上的大批量應用，與傳統(tǒng)沖壓車架相比，內高壓成形車架的扭轉剛度增加了一倍，同時實現(xiàn)了15%的減重和更好的行駛性能[21]。圖1-2展示了部分運用內高壓成形技術得到的汽車結構件，目前為止，內高壓成形技術主要應用于副車架、儀表盤支梁、排氣管道等部件的制造。研究表明，家用轎車減重十分之一，其消耗的燃油量會減少6%到8%，廢氣排放也會減少5%到6%，在未來幾十年內，汽車減重趨勢仍然很明顯，這也將極大的促進內高壓技術等輕量化成形技術的發(fā)展和應用[22-26]。圖1-2內高壓成形技術在汽車上的應用[21]在航空航天領域，在同等條件下，飛行裝備的結構越輕，其運載能力就越高，航程也越大。由于提高運載能力和航行距離的需要，四代戰(zhàn)斗機結構質量系數(shù)比三代戰(zhàn)斗機降低了4%-7%[23,27]。圖1-3為某型號飛機進氣道部件，目前，內高壓成形技術主要應用于飛機的空心框梁、中空曲軸和異型管件、航天設備上的火箭動力系統(tǒng)管路接頭和異形截面進氣道等構件，隨著航空航天裝備向著大運載、低成本的方向發(fā)展，內高壓成形技術也會得到越來越多的應用[28]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-4充液壓制原理充液壓制作為一類成形工藝在很早就被人提出，隨著研究的不斷深入，其具體的工藝方法也在不斷發(fā)生變化，目前存在的工藝方法主要有三種。（1）低壓順序液壓成形工藝(LPSH,LowPressureSequenceHydroforming)[35,36]在低壓順序液壓成形工藝中，首先通過向管材內部加入低壓液體僅提供支撐作用，避免管材發(fā)生脹形，之后閉合模具，管材在模具的機械壓力和內部液體壓力支撐的共同作用成形，其成形原理如圖1-5所示[36]。此工藝可以明顯降低成形內壓，但是成形中管材截面周長不發(fā)生變化，只能用于制造定徑零件，限制了其使用范圍。圖1-5低壓順序液壓成形原理[36]（2）管材徑壓脹形技術(THFRC,TubeHydroformingwithRadialCrushing)[37-39]在管材徑壓脹形中，首先通過向管材內部加入高壓液體將管材膨脹成預定的形狀，其周長與最終成形件相應截面的周長相近，然后，降低液體壓力，預成形管在模具的機械壓力和內部液體壓力支撐的共同作用成形，其成形原理如圖1-6所示。成形中管材截面周長大于原始管材周長，擴大了充液壓制技術使用范圍，但由于成形中脹形時模具未完全閉合，過度脹形會產(chǎn)生飛邊缺陷，因此需要嚴格控制液壓大小和合模速度，這給實際應用帶來了很大的困難。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]異形截面薄壁焊管內高壓成形規(guī)律研究[D]. 謝文才.哈爾濱工業(yè)大學 2018

碩士論文
[1]DP600管材充液壓形回彈規(guī)律研究[D]. 李偉.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]304不銹鋼帶筋管充液壓形成形規(guī)律研究[D]. 趙倩.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]50MN內高壓成形主機液壓系統(tǒng)的仿真及實驗研究[D]. 洪學明.燕山大學 2014
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本文編號：3216533