管材柔性彎曲成形數(shù)值模擬及工藝參數(shù)分析

發(fā)布時(shí)間：2020-07-14 01:19

【摘要】：管材因具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高和可吸收沖擊能量的優(yōu)點(diǎn),成為了汽車、高鐵、航空航天等領(lǐng)域廣泛使用的結(jié)構(gòu)件和介質(zhì)傳輸工具,其成形質(zhì)量對(duì)工業(yè)發(fā)展具有重要意義。柔性彎曲工藝只需調(diào)節(jié)模具的位置和角度即可成形出不同形狀的零件,與傳統(tǒng)彎曲工藝相比,具有生產(chǎn)周期短、適用范圍廣和成本低的優(yōu)點(diǎn)。因此,管材的柔性彎曲成形具有重要的研究?jī)r(jià)值。利用有限元模擬可以預(yù)測(cè)管材的變形規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布情況以及可能出現(xiàn)的缺陷,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化。本文運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS分析管材柔性彎曲成形過(guò)程,探討了管材與模具之間的間隙、摩擦、壁厚等對(duì)成形的影響,預(yù)測(cè)出薄壁管材在彎曲過(guò)程中的管壁受壓變形缺陷,提出相應(yīng)的解決方案并通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證;對(duì)管材進(jìn)行三維成形,研究了成形速度、摩擦等對(duì)過(guò)渡區(qū)成形質(zhì)量的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)介紹了柔性彎曲工藝的成形原理,說(shuō)明了柔性彎曲工藝在現(xiàn)代工業(yè)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì);建立了管材柔性彎曲成形的有限元模型,并說(shuō)明了模型中網(wǎng)格劃分、單元選擇等初始條件。(2)研究了柔性彎曲過(guò)程的成形工藝參數(shù)如管材與模具之間、管材與導(dǎo)向裝置之間的間隙、摩擦系數(shù)等對(duì)成形的影響。結(jié)果表明:模具偏移距離相同時(shí),在一定范圍內(nèi),管材與模具、管材與導(dǎo)向裝置之間的間隙越大,成形后管件的彎曲半徑越大,間隙的存在會(huì)影響成形精度和設(shè)備的成形范圍;減小管材與模具之間的間隙能夠減小成形件的橢圓率,提高成形質(zhì)量,在保證管材順利成形的前提下應(yīng)盡量減小管材與導(dǎo)向裝置、管材與模具之間的間隙。(3)研究了管材壁厚對(duì)成形的影響,結(jié)果表明:壁厚越大,成形后管件的壁厚變化率越大,橢圓率越小,即截面變形越小;對(duì)外徑和壁厚分別為12和0.5 mm的薄壁管材彎曲時(shí),在模具移動(dòng)過(guò)程中管壁出現(xiàn)受壓變形的缺陷,增大模具與管壁接觸面積可以有效地抑制該缺陷。(4)對(duì)管材進(jìn)行連續(xù)三維彎曲,研究了模具偏移階段模具移動(dòng)速度、管材進(jìn)給速度以及摩擦系數(shù)對(duì)成形的影響,結(jié)果表明:若模具移動(dòng)時(shí)管材不進(jìn)給,成形后過(guò)渡區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力集中,并導(dǎo)致截面畸變;在模具移動(dòng)的同時(shí)推動(dòng)管材進(jìn)給,可以改善管材的受力狀態(tài);在一定范圍內(nèi),增大管材進(jìn)給速度或者減小模具移動(dòng)速度,可以改善過(guò)渡區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變分布,并抑制截面畸變,提高管件的成形質(zhì)量;減小摩擦系數(shù)可以改善管件應(yīng)力分布,減小截面畸變程度,提高成形件質(zhì)量。(5)對(duì)管材進(jìn)行三維成形,得到兩相鄰彎曲段所在平面的夾角θ=90°的三維管件,并研究了管材進(jìn)給和模具移動(dòng)對(duì)成形件質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明:模具向初始位置移動(dòng)的過(guò)程中推動(dòng)管材進(jìn)給能夠減小模具和導(dǎo)向裝置對(duì)管材的壓力,在一定范圍內(nèi),增大管材進(jìn)給速度或減小模具移動(dòng)速度能夠減小管壁受壓變形程度,提高成形件質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG306
【圖文】：

飛機(jī)機(jī)身,彎曲方法,彎曲件