【摘要】：為探究過渡區(qū)長度對型材拉彎成形的影響,以高速列車用典型軸向非對稱鋁型材為對象,選取4種不同過渡區(qū)長度進(jìn)行拉彎研究.利用數(shù)值模擬對比分析了成形后零件的應(yīng)力應(yīng)變分布、形狀誤差、回彈、截面畸變和空間扭轉(zhuǎn),并定義成形缺陷指數(shù)表征綜合成形效果.結(jié)果表明,隨著過渡區(qū)長度的增加,型材成形后的形狀誤差和回彈明顯減小,但是截面畸變和空間扭轉(zhuǎn)增大;成形缺陷指數(shù)表明,過渡區(qū)長度為200 mm時(shí)型材拉彎成形綜合缺陷最小,利用0.618法優(yōu)化了過渡區(qū)長度.在張臂式拉彎機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,測量結(jié)果和數(shù)值分析規(guī)律相吻合.
【圖文】：

種不同過渡區(qū)長度時(shí)型材拉彎成形效果，并求取了拉彎成形最優(yōu)的過渡區(qū)長度．最后在張臂式拉彎機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．1型材拉彎研究條件1．1張臂式拉彎機(jī)本文選用張臂式拉彎機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括工作臺、機(jī)架、雙側(cè)轉(zhuǎn)臂、活缸座、夾鉗等．機(jī)架可以在液壓缸作用下伸縮，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂進(jìn)行彎曲;活缸座帶動(dòng)夾鉗沿轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，完成型材的拉伸．圖1張臂式拉彎機(jī)結(jié)構(gòu)示意1．2型材的目標(biāo)形狀及工藝要求所選型材的目標(biāo)形狀及幾何參數(shù)如圖2所示，成形件為軸向非對稱結(jié)構(gòu)，軸向由3段組成，其中左側(cè)為半徑8000mm的弧，中間為長1000mm的直線連接段，右側(cè)為半徑1900mm的弧，軸向總長度為2180mm．目標(biāo)型材截面長400mm，高300mm．成形件要求外弧輪廓度精度＜2mm，一次成形回彈量＜15mm，截面畸變＜2．5mm，整體扭曲角＜3°．圖2型材的目標(biāo)形狀及幾何參數(shù)1．3夾鉗運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算拉彎選用P－M－P加載模式［10］．首先，夾鉗夾緊型材并進(jìn)行水平預(yù)拉，消除軋制型材的殘余應(yīng)力并使型材發(fā)生預(yù)應(yīng)變;隨后，通過夾鉗帶動(dòng)型材進(jìn)行彎曲，直至和模具完全貼合;最后，沿著型材軸向進(jìn)行補(bǔ)拉，進(jìn)一步增強(qiáng)型材的貼模度并減小卸載后的回彈量．加載過程采用位移控制加載模式，通過模具和型材的幾何關(guān)系，計(jì)算出拉彎過程中任意時(shí)刻夾鉗的位置，有效地避免了彎曲過程中的側(cè)滑現(xiàn)象．圖3表示在以模具直線段中點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系中，拉彎過程中不同階段夾鉗的空間位置．其中，模具邊緣圓弧部分半徑為Ｒ，圓心角為θ，型材的過渡區(qū)長度為a，懸空段長度為l．假設(shè)型材預(yù)拉伸、彎曲和補(bǔ)拉伸3個(gè)階段的時(shí)間分別為t1、t2和t3，拉伸速度為v，彎曲角速度為w，則l=Ｒθ+a．預(yù)拉伸階段，夾鉗的坐標(biāo)可以表示為x=500+l+vt，y=0．(0≤t＜t1)(1)

種不同過渡區(qū)長度時(shí)型材拉彎成形效果，并求取了拉彎成形最優(yōu)的過渡區(qū)長度．最后在張臂式拉彎機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．1型材拉彎研究條件1．1張臂式拉彎機(jī)本文選用張臂式拉彎機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括工作臺、機(jī)架、雙側(cè)轉(zhuǎn)臂、活缸座、夾鉗等．機(jī)架可以在液壓缸作用下伸縮，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂進(jìn)行彎曲;活缸座帶動(dòng)夾鉗沿轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，完成型材的拉伸．圖1張臂式拉彎機(jī)結(jié)構(gòu)示意1．2型材的目標(biāo)形狀及工藝要求所選型材的目標(biāo)形狀及幾何參數(shù)如圖2所示，成形件為軸向非對稱結(jié)構(gòu)，軸向由3段組成，其中左側(cè)為半徑8000mm的弧，中間為長1000mm的直線連接段，右側(cè)為半徑1900mm的弧，軸向總長度為2180mm．目標(biāo)型材截面長400mm，高300mm．成形件要求外弧輪廓度精度＜2mm，一次成形回彈量＜15mm，截面畸變＜2．5mm，整體扭曲角＜3°．圖2型材的目標(biāo)形狀及幾何參數(shù)1．3夾鉗運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算拉彎選用P－M－P加載模式［10］．首先，夾鉗夾緊型材并進(jìn)行水平預(yù)拉，，消除軋制型材的殘余應(yīng)力并使型材發(fā)生預(yù)應(yīng)變;隨后，通過夾鉗帶動(dòng)型材進(jìn)行彎曲，直至和模具完全貼合;最后，沿著型材軸向進(jìn)行補(bǔ)拉，進(jìn)一步增強(qiáng)型材的貼模度并減小卸載后的回彈量．加載過程采用位移控制加載模式，通過模具和型材的幾何關(guān)系，計(jì)算出拉彎過程中任意時(shí)刻夾鉗的位置，有效地避免了彎曲過程中的側(cè)滑現(xiàn)象．圖3表示在以模具直線段中點(diǎn)為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系中，拉彎過程中不同階段夾鉗的空間位置．其中，模具邊緣圓弧部分半徑為Ｒ，圓心角為θ，型材的過渡區(qū)長度為a，懸空段長度為l．假設(shè)型材預(yù)拉伸、彎曲和補(bǔ)拉伸3個(gè)階段的時(shí)間分別為t1、t2和t3，拉伸速度為v，彎曲角速度為w，則l=Ｒθ+a．預(yù)拉伸階段，夾鉗的坐標(biāo)可以表示為x=500+l+vt，y=0．(0≤t＜t1)(1)
【作者單位】： 吉林大學(xué)輥鍛工藝研究所;南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51275203)
【分類號】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳建軍,李明哲,隋振,蘇世忠;基于遺傳算法的板材分段成形過渡區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

2 谷諍巍;蔡中義;徐虹;;拉彎成形的數(shù)值分析與工藝優(yōu)化[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2009年05期

3 王勝滿;;用于地鐵車輛的不銹鋼型材拉彎成形缺陷[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年06期

4 李小強(qiáng);周賢賓;金朝海;郝長嶺;;型材拉彎數(shù)值模擬夾鉗邊界條件的一種等效模型[J];塑性工程學(xué)報(bào);2009年01期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣正榮;李正熙;嚴(yán)紅;;基于可控電抗器的單調(diào)諧濾波器的兩種控制方法比較[J];北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年03期

2 馬記釗;;組合模型在交通需求預(yù)測中的應(yīng)用——以內(nèi)蒙古自治區(qū)客運(yùn)量預(yù)測為例[J];北方經(jīng)濟(jì);2007年20期

3 王

本文編號：2551018