管材弯曲成形技术研究

论文摘要

管材弯曲件大量应用于气体、液体的输送管路以及机械结构等方面。作为管材塑性加工的重要组成部分,随着近年来经济的迅速发展,管材的弯曲成形受到了大量关注并得到了充分的发展。其中,小半径弯管是弯管研究的一个热点,这是因为小半径弯管件有着非常广泛的应用,尤其是在航空航天、汽车等高技术领域,小半径弯管件已成为了一个关键的零件。另外,绕弯是最常用的弯管方法,但传统的绕弯工艺中,一套模具只能弯曲一种直径的管材,当弯曲不同直径的管材时需要更换模具,导致劳动生产率的降低和成本的增加。本文以一种新型的小半径弯曲工艺——管材剪切弯曲工艺和管径可调的通用弯管工艺为对象,对一些弯管的热点问题进行了理论与实验研究,主要包括:①总结了常用的管材弯曲方法和小半径弯管技术,综述了这一领域的研究成果。②分析了管材弯曲成形的受力与变形,介绍了管材弯曲的失效形式及常用的解决措施。③介绍了管材剪切弯曲的原理。然后通过有限元方法对管材剪切弯曲成形过程进行了数值模拟,分析了成形过程中的材料变形以及成形力的变化规律,总结了材料参数、相对弯曲半径、相对壁厚等对成形的影响。④对所提出的管径可调的通用绕弯模具进行了实验验证,分析和总结了实验数据,证明了该方案的可行性。然后将实验结果与数值模拟结果对比,总结了该方案成形过程中的规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 管材弯曲成形技术简介
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 选题的背景及意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 研究的可行性
• 2 管材弯曲变形规律
• 2.1 弯曲变形特点
• 2.2 管材弯曲成形中的各种失效方式
• 2.2.1 横断面形状的变化及其减少措施
• 2.2.2 管壁厚度的变化及其减少措施
• 2.3 弯曲变形程度
• 2.4 最小弯曲半径的确定
• 2.5 本章小结
• 3 管材剪切弯曲工艺及其有限元数值分析
• 3.1 引言
• 3.2 管材剪切弯曲原理
• 3.3 管材剪切弯曲成形的有限元模拟方法
• 3.4 有限元分析模型的建立
• 3.4.1 三维动力模型的建立
• 3.4.2 有限元模型的建立
• 3.5 有限元模拟结果分析
• 3.5.1 模拟结果
• 3.5.2 成形过程分析
• 3.5.3 成形力分析
• 3.5.4 材料性能参数对成形的影响
• 3.5.5 壁厚变化规律
• 3.5.6 横断面形状变化规律
• 3.6 本章小结
• 4 一种管径可调的通用绕弯模具
• 4.1 传统无芯弯管
• 4.2 管径可调的通用绕弯工艺原理
• 4.3 绕弯过程的有限元模拟
• 4.4 模拟结果与分析
• 4.4.1 横截面形状变化规律
• 4.4.2 壁厚变化规律
• 4.5 实验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 5 总结和展望
• 5.1 本文工作结论
• 5.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录