弯曲管内高压成形研究

论文摘要

管材弯曲后,弯管外侧壁厚减薄,内侧壁厚增厚,壁厚差可超过30%,这会对后续预成形及内高压成形产生很大的影响。本文分析管件内高压成形过程中,由于弯曲导致初始壁厚分布不均匀带来的内高压成形规律的不同。本文利用动态显式有限元程序LS-DYNA,对直径55mm、壁厚1.75mm的低碳钢管坯进行了数控弯曲数值模拟,分析了芯棒形式、芯棒伸出量、r值对弯管截面形状及壁厚分布的影响;并进行了数控弯曲实验研究,分析了弯管截面形状和壁厚分布规律。结果表明,数控弯曲时采用旋转抛物面芯棒、较小的芯棒伸出量以及r值较大的材料,得到的弯管壁厚减薄较小。对弯曲轴线矩形截面件进行了数控弯曲、预成形及内高压成形数值模拟,分析了相对弯曲半径、分模方式、压扁量、管坯材料对内高压成形件壁厚分布、等效应变分布的影响。结果表明,适当增加相对弯曲半径、内侧压扁量和采用水平分模方式,得到的内高压成形件壁厚减薄最小。对轿车底盘前梁进行了数控弯曲、压弯、预成形及内高压成形过程的数值模拟,分别研究了材料性能和摩擦对成形的影响,分析了开裂缺陷产生的条件和位置,给出了典型截面壁厚分布及成形压力与圆角半径的关系。结果表明,在采用材料为MS264的管坯及MOLYKOTE润滑剂的条件下,能够获得合格的零件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 内高压成形工艺原理及优缺点
• 1.2.1 内高压成形工艺原理
• 1.2.2 内高压成形工艺的优缺点
• 1.3 管材内高压成形技术研究现状
• 1.4 管材弯曲在内高压成形中的应用
• 1.5 课题研究目的及意义
• 1.6 课题研究主要内容
• 第2章 管材弯曲数值模拟和实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 有限元模型及模拟方案
• 2.2.1 DYNAFORM 软件介绍
• 2.2.2 有限元模型及模拟方案
• 2.3 弯管截面变化规律
• 2.3.1 不圆度定义
• 2.3.2 芯棒形式对弯管不圆度的影响
• 2.3.3 芯棒伸出量对弯管不圆度的影响
• 2.4 弯管壁厚分布规律
• 2.4.1 芯棒形式对弯管壁厚减薄率的影响
• 2.4.2 芯棒伸出量对弯管壁厚减薄率的影响
• 2.4.3 r 值对弯管壁厚减薄率的影响
• 2.5 管材弯曲实验研究
• 2.5.1 弯管截面形状变化规律
• 2.5.2 弯管壁厚分布规律
• 2.6 本章小结
• 第3章 弯曲轴线矩形截面内高压成形数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 成形零件尺寸及截面
• 3.3 有限元模型及模拟方案
• 3.4 弯曲轴线矩形截面内高压成形件壁厚分布规律
• 3.4.1 相对弯曲半径的影响
• 3.4.2 分模方式的影响
• 3.4.3 压扁量的影响
• 3.4.4 管坯材料的影响
• 3.5 弯曲轴线矩形截面内高压成形件等效应变分布规律
• 3.5.1 相对弯曲半径的影响
• 3.5.2 分模方式的影响
• 3.5.3 侧向压扁量的影响
• 3.5.4 管坯材料的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 底盘前梁内高压成形数值模拟及实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 前梁零件尺寸及典型截面
• 4.3 前梁内高压成形有限元模拟
• 4.3.1 前梁内高压成形工艺及模型建立
• 4.3.2 壁厚分布及FLD 图
• 4.3.3 失效形式分析
• 4.4 前梁内高压成形实验研究
• 4.4.1 前梁内高压成形实验步骤
• 4.4.2 前梁内高压成形失效形式分析
• 4.4.3 前梁内高压成形件尺寸测量
• 4.4.4 前梁内高压成形件壁厚测量
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢