薄壁管材小彎曲半徑彎頭內(nèi)脹冷推彎成形研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：TG386學(xué)號(hào)：130085201020南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）薄壁薄壁管材管材小彎曲半徑彎頭內(nèi)脹小彎曲半徑彎頭內(nèi)脹冷推彎成形研究冷推彎成形研究碩士研究生：陳清根導(dǎo)師：徐雪峰副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程所在單位：航空制造工程學(xué)院答辯日期：2016年6月5日授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)摘要管材彎曲成形作為一種典型的塑性加工技術(shù)，在航空航天、汽車、船舶等制造工業(yè)領(lǐng)域均具

2、有十分廣泛的應(yīng)用，尤其是薄壁小彎曲彎頭因能滿足產(chǎn)品輕量化、高強(qiáng)度、低耗能等要求，已成為管材彎曲成形技術(shù)研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的薄壁小彎曲半徑彎頭主要采用半管沖壓再焊接成形技術(shù)，無法達(dá)到產(chǎn)品減重目的，工序復(fù)雜且降低了成形質(zhì)量，而采用冷推彎整體成形工藝技術(shù)能有效解決上述問題。冷推彎成形雖具有較大優(yōu)勢(shì)，但也存在外側(cè)減薄破裂、內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺、橫截面畸變等成形缺陷，而對(duì)于薄壁小彎曲彎頭的成形，這類缺陷更易產(chǎn)生，目前成功的例子也很少。針對(duì)上述問題，本文在傳

3、統(tǒng)冷推彎成形基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)，提出采用聚氨酯填料進(jìn)行內(nèi)脹冷推彎成形新工藝。通過理論分析、有限元數(shù)值模擬并結(jié)合內(nèi)脹冷推彎實(shí)驗(yàn)，對(duì)外徑為50mm、壁厚1mm的薄壁LF2M鋁管進(jìn)行1D（R=DR：相對(duì)彎曲半徑，D：管材外徑）小彎曲半徑彎頭成形研究。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：分析了管材內(nèi)脹冷推彎成形工藝原理，得到內(nèi)脹冷推彎成形工藝更有利于薄壁小彎曲半徑彎頭成形的理論依據(jù)；由室溫單向拉伸試驗(yàn)獲取管材基本性能參數(shù)，其中，強(qiáng)化系數(shù)K值為423MPa、

4、硬化指數(shù)n值0.35、塑性應(yīng)變比r值0.82。對(duì)比了三種傳統(tǒng)管材下料方式下的成形效果，結(jié)果表明：采用兩端補(bǔ)償端頭下料更有利于小彎曲半徑彎頭成形。借鑒反向法在板料成形時(shí)毛坯設(shè)計(jì)上的運(yùn)用，利用有限元數(shù)值模擬軟件ABAQUS建立有限元反推模型，基于成形彎頭產(chǎn)品進(jìn)行反推模擬，獲得其優(yōu)化的下料尺寸。研究了工藝參數(shù)對(duì)成形彎頭壁厚分布及截面橢圓度等成形質(zhì)量的影響規(guī)律。結(jié)果表明：內(nèi)外側(cè)壁厚隨內(nèi)壓增加而增大，過小易出現(xiàn)內(nèi)側(cè)起皺及截面畸變，過大則端部起皺及

5、成形不足；摩擦系數(shù)的適當(dāng)增加能降低外側(cè)壁厚的減薄，過大則同樣易造成端部起皺及成形不足；截面橢圓度隨凹模間隙值增加而增大，內(nèi)側(cè)壁厚則相反。運(yùn)用正交試驗(yàn)法得到內(nèi)壓為15MPa，摩擦系數(shù)0.1，凹模間隙0.1mm為最優(yōu)工藝參數(shù)組合。采用聚氨酯為填料進(jìn)行內(nèi)脹冷推彎成形實(shí)驗(yàn)。主要研究了反推壓力、球形芯軸進(jìn)給量、摩擦潤(rùn)滑等對(duì)彎頭成形質(zhì)量影響，結(jié)果表明：反推壓力0.8MPa，球形芯軸進(jìn)給量為60，采用油性二硫化鉬潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑時(shí)，彎頭成形質(zhì)量最為理想，最