激光復(fù)合織構(gòu)薄壁管彎曲模具成形性能的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、管材彎曲成形是以管/模具接觸為主導(dǎo)的并涉及高度非線性的多因素耦合作用的復(fù)雜過(guò)程。作為影響接觸狀態(tài)的主要因素，管/模具各接觸界面的摩擦特性對(duì)成形質(zhì)量有著不同甚至相反的影響，故存在有益、有害摩擦學(xué)作用。因此，提出優(yōu)化策略以改善管材彎曲成形中的摩擦條件，繼而獲得精確穩(wěn)定的薄壁管小彎曲半徑彎曲成形。
　　首先，以汽車雨刷系統(tǒng)管為研究對(duì)象，利用DYNAFORM有限元模擬軟件對(duì)高頻焊管多步連續(xù)彎曲成形過(guò)程進(jìn)行了研究，分析了成形過(guò)程中彎管的應(yīng)力

2、應(yīng)變分布、壁厚變化及橫截面形狀演變情況，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。基于產(chǎn)品的特殊性（較大相對(duì)彎曲半徑，成形難度較小的特點(diǎn)），研究了多種成形參數(shù)（彎曲半徑、彎曲角度、相對(duì)壁厚、材料特性）對(duì)多種成形缺陷的影響規(guī)律。
　　其次，基于薄壁管小彎曲半徑繞彎成形的苛刻條件，利用DYNAFORM有限元模擬軟件對(duì)其繞彎成形過(guò)程進(jìn)行了分析，探究了管/模具各接觸界面的摩擦特性對(duì)不同成形缺陷的影響規(guī)律，并確定了各接觸界面摩擦系數(shù)的取值范圍。此外，以壁厚變化率及

3、截面畸變率為優(yōu)化對(duì)象，采用均勻試驗(yàn)法，對(duì)薄壁管繞彎成形中的摩擦特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終獲得了最佳的摩擦系數(shù)組合。模擬結(jié)果表明:優(yōu)化后彎管最大減薄率降低了7.06％，最大增厚率降低了10.37％，最大截面畸變率降低了13.84％。以上研究證實(shí)了繞彎成形中摩擦學(xué)作用的顯著性和差異性，同時(shí)也驗(yàn)證了在模具表面應(yīng)用激光復(fù)合織構(gòu)技術(shù)的可行性。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各接觸界面摩擦特性的主動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，基于激光微織構(gòu)和激光毛化工藝試驗(yàn)，確定了最合理的工藝參

4、數(shù)范圍。激光微織構(gòu)工藝試驗(yàn)揭示了單脈沖能量是決定微織構(gòu)形貌尺寸的關(guān)鍵指標(biāo)。
　　最后，以薄壁管繞彎成形模具為研究對(duì)象，在各模具表面設(shè)置相應(yīng)的增摩毛化形貌及減摩微凹坑形貌，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸界面摩擦特性的主動(dòng)設(shè)計(jì)。此后，進(jìn)行了織構(gòu)前后薄壁管繞彎成形對(duì)比試驗(yàn)，以驗(yàn)證激光復(fù)合織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的可行性及技術(shù)效果。試驗(yàn)結(jié)果表明:衡量指標(biāo)的試驗(yàn)和模擬結(jié)果變化趨勢(shì)基本一致，且相對(duì)誤差較小。相較于未織構(gòu)模具成形彎管，織構(gòu)模具成形彎管最大減薄率下降了5.64％