變截面矩形管的制造與彎曲工藝及參數(shù)優(yōu)化的研究

發(fā)布時(shí)間：2020-03-24 03:20

【摘要】：矩形管類零件是日常生產(chǎn)生活中特別常見的一種空心管零件,其應(yīng)用特別廣泛,在汽車、石油化工、船舶、建筑和航空航天等領(lǐng)域都大量使用矩形管類零件。變截面矩形管屬于矩形管的一種,同普通矩形管相比,它的最大特點(diǎn)就是其變截面特性,這一特性也決定了它成形工藝的特殊性。目前對于變截面矩形管的制造以及彎曲工藝研究很少,現(xiàn)有工藝多是先分別成形兩片金屬板,之后焊接在一起,這樣得到的零件焊縫處應(yīng)力較大,容易發(fā)生斷裂,質(zhì)量得不到保證。針對這一問題,本文以無縫鋼管為原料,設(shè)計(jì)了變截面矩形管的制造以及彎曲工藝。針對變截面矩形管的制造過程,本文設(shè)計(jì)了四模具徑向擠壓成形工藝,從二維上模擬研究了其一般變形規(guī)律,探究圓管厚徑比、摩擦系數(shù)和模具速度等參數(shù)對變形結(jié)果的影響,并提出利用模具反變形來消除圓管內(nèi)凹缺陷的方法。針對常見厚徑比的管件,模擬優(yōu)化得到了對應(yīng)的最佳模具弧形度,之后將二維變形規(guī)律應(yīng)用于三維上,成功實(shí)現(xiàn)了缺陷的消除。以某一尺寸的變截面矩形管制造為例,本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),獲得了平面模具與弧形模具的成形結(jié)果,并且和模擬結(jié)果進(jìn)行了對比,驗(yàn)證了工藝的可行性與模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對矩形管的彎曲工藝,研究摩擦系數(shù)、管坯拐角半徑和彎曲模轉(zhuǎn)速等參數(shù)對繞彎缺陷的影響規(guī)律,設(shè)計(jì)改進(jìn)了傳統(tǒng)繞彎工藝,提出了無芯軸反補(bǔ)償法繞彎成形工藝,模擬結(jié)果顯示這種方法可以有效消除內(nèi)凹與折疊缺陷;并設(shè)計(jì)了變半徑彎曲模具,針對某一尺寸變截面矩形管,對矩形管件各部位反變形量(大端外壁凸出量、大端內(nèi)壁凸出量、小端外壁凸出量、小端內(nèi)壁突出量)進(jìn)行了參數(shù)的優(yōu)化,以彎曲件內(nèi)部折疊、外部凹陷程度最小為優(yōu)化目標(biāo),得到不同參數(shù)對兩者的影響規(guī)律,并得到了兩組優(yōu)化參數(shù),之后利用綜合平衡法來分析兩組優(yōu)化參數(shù),最終得到了一組最優(yōu)的工藝參數(shù)。
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