繞彎成形防皺模擠壓過(guò)程數(shù)值模擬及磨損仿真研究.pdf

1、數(shù)控彎曲成形工藝具有高效、低耗、高精度和輕量化等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。矩形管繞彎成形過(guò)程中管材易產(chǎn)生起皺、截面畸變、劃傷、拉裂等缺陷,嚴(yán)重影響矩形管彎曲成形質(zhì)量。目前工廠解決起皺的主要方法是在彎曲模上增加防皺模來(lái)控制起皺的產(chǎn)生。在繞彎過(guò)程中防皺模易受到較大擠壓力而失效。在鋁型材擠壓模具早期失效諸多因素中,磨損失效居首位。有限元分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于整個(gè)擠壓模具成形仿真過(guò)程中,因此本文以矩形管材擠壓防皺模為研究對(duì)象,

2、運(yùn)用有限元軟件ABAQUS對(duì)矩形管繞彎成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬分析模具結(jié)構(gòu)、擠壓工藝參數(shù)對(duì)擠壓模具受力和磨損失效的影響,探討擠壓防皺磨損失效的原因。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)采用動(dòng)態(tài)顯式有限元平臺(tái)ABAQUS/Explicit。建立了與實(shí)際彎管過(guò)程相符合的矩形管繞彎成形三維有限元模型,并對(duì)所建模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。該模型的建立,為研究擠壓防皺模磨損失效產(chǎn)生機(jī)理以及工藝參數(shù)對(duì)其的影響規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)運(yùn)用

3、非線性有限元法對(duì)繞彎過(guò)程中防皺模受力進(jìn)行有限元分析,得到了防皺模應(yīng)力、應(yīng)變、接觸壓力等分布特性與變化規(guī)律。模擬有、無(wú)芯棒下各種工藝參數(shù)對(duì)防皺模應(yīng)力場(chǎng)影響。模擬分析了芯棒對(duì)矩形管對(duì)截面畸變的影響,并總結(jié)彎管中防皺模、夾塊、鑲塊等模具對(duì)管材加工質(zhì)量的影響與解決辦法。
　　(3)建立了繞彎過(guò)程熱力耦合模型,得出防皺模應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。并計(jì)算出有、無(wú)芯棒時(shí)各種因素影響下防皺模的磨損量。得出如下結(jié)論:無(wú)芯棒時(shí)防皺模存在應(yīng)力集中現(xiàn)象且

4、應(yīng)力集中主要處在防皺模端部?jī)山呛穸容^薄處,端部中間位置受力很小。隨著摩擦系數(shù)的增大磨損深度首先逐漸減小后逐漸增大,摩擦系數(shù)為0.3時(shí)磨損量達(dá)到最小值。隨著鋁管壁厚增大磨損深度增大。在t=3.5mm時(shí)磨損深度達(dá)到最大值,鋼管在t=1時(shí)達(dá)到最大值。有芯棒時(shí)防皺模受力集中依然在前端并產(chǎn)生較大的塑性變形。應(yīng)力主要以條紋的形式存在,隨著時(shí)間點(diǎn)的推移應(yīng)力條紋越來(lái)越明顯。當(dāng)摩擦系數(shù)的增大磨損深度首先逐漸逐漸增大,管材為鋼管時(shí)防皺模磨損量下降與上升趨勢(shì)