薄壁管件液壓成形過(guò)程力學(xué)特性與工藝研究.pdf

1、薄壁管件液壓成形工藝作為一種運(yùn)用軟模成形的方法，流體介質(zhì)加載的規(guī)律直接影響成形工件的質(zhì)量。本文以提高成品優(yōu)質(zhì)率為目的，首先通過(guò)對(duì)薄壁管件液壓成形不同階段力學(xué)特性進(jìn)行理論分析，再以HJ-150A型不銹鋼直波軟管液壓成型機(jī)為平臺(tái)，對(duì)成形過(guò)程中的加載規(guī)律展開(kāi)研究，針對(duì)目前U形薄壁管件生產(chǎn)線進(jìn)行了模具改進(jìn)設(shè)計(jì)、加載規(guī)律仿真分析、加載曲線誤差分析與修正、改進(jìn)后成品性能驗(yàn)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要完成的正作如下:
　　 1、論述了液壓成形工藝的特點(diǎn)

2、和國(guó)內(nèi)外管件液壓成形工藝的發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀，依據(jù)研究現(xiàn)狀與技術(shù)特點(diǎn)分析了管件液壓成形工藝目前亟待解決的問(wèn)題和未來(lái)主要發(fā)展方向，并以此提出針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)線的模具設(shè)計(jì)和加載規(guī)律展開(kāi)研究的目標(biāo)。
　　 2、運(yùn)用金屬塑性成形理論，解析管坯初始屈服、塑形成形和失穩(wěn)規(guī)律，推導(dǎo)出軸向進(jìn)給力與內(nèi)壓匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型，得出了開(kāi)裂壓力和整形壓力的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而明確管件各階段的成形機(jī)理和失效情況，為進(jìn)一步的U形薄壁管件液壓成形工藝改進(jìn)和加載規(guī)律研究提

3、供理論基礎(chǔ)。
　　 3、在理論分析的基礎(chǔ)之上，分析了現(xiàn)有生產(chǎn)線存在成品尺寸不均勻、優(yōu)質(zhì)率低、疲勞壽命短等不足的原因，針對(duì)上述的不足提出了基于被動(dòng)液壓成形方法的初步模具改進(jìn)方案和加載曲線方案，并對(duì)具體的參數(shù)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。
　　 4、在提出初步的改進(jìn)方案之后，依據(jù)有限元理論分析了薄壁管件液壓成形模型網(wǎng)格劃分的穩(wěn)定條件，使用Dynaform5.6對(duì)建立的薄壁管液壓成形模型進(jìn)行前期網(wǎng)格處理和仿真加載，結(jié)合有限元計(jì)算軟件L

4、S-DYNA對(duì)模擬進(jìn)行后期的仿真計(jì)算。針對(duì)工藝改進(jìn)方案與內(nèi)壓加載匹配關(guān)系進(jìn)行數(shù)值模擬仿真分析，在對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行誤差分析基礎(chǔ)上修正加載曲線，使得改進(jìn)后工藝成形的工件表面質(zhì)量和尺寸均勻度都得到了明顯提高。
　　 5、在完成對(duì)改進(jìn)方案和加載規(guī)律仿真分析之后，基于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)前后生產(chǎn)的合格工件成品表面質(zhì)量、波高和壁厚三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的工藝提高了成品的表面質(zhì)量，在壁厚適當(dāng)減薄基礎(chǔ)上增加了工件的波高。再結(jié)

5、合成品的工件剛度、穩(wěn)定性和疲勞壽命三項(xiàng)性能展開(kāi)分析，得知在滿足極限穩(wěn)定載荷的前提條件下，改進(jìn)后成品波高增加提高了工件的柔度，增強(qiáng)了其吸收循環(huán)載荷的能力，使得改進(jìn)后的工件疲勞壽命增加了50％。
　　 6、以某企業(yè)的HJ-150A型不銹鋼直波軟管液壓成形機(jī)為改進(jìn)對(duì)象，按照分析得出的加載曲線進(jìn)行生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)的成品外形尺寸進(jìn)行了精確的測(cè)量，同時(shí)按照GB3075-82金屬軸向疲勞試驗(yàn)方法，采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了工件疲勞壽命測(cè)試，通過(guò)外形參