薄壁管内高压成形系统的研究

【摘要】：在汽车工业等领域,减轻结构质量以减少能量消耗是人们长期追求的目标,也是先进制造技术发展的趋势之一。管材内高压成形技术作为以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术,越来越受到人们的关注。目前,国内虽然有大量学者对此项技术进行研究,然而由于起步较晚,并且缺乏实验条件,所以大部分研究都只是基于有限元模拟分析,致使许多研究成果无法得到验证。所以开发内高压成形系统并对其成形工艺进行研究已成为当前的重要课题,对我国汽车工业的发展和能源节约意义重大。 本文首先在查阅大量国内外有关文献的基础上,综述了内高压成形技术及其发展、研究现状以及实际应用情况。此后,根据实验的需要,设计了一套内高压成形模具,可以用来完成不同的实验。 通过室温下的单向拉伸实验,获得了管坯各项力学性能参数的数值大小,并得到了其性能参数随拉伸速度的变化规律,将这些规律与内高压成形工艺联系起来,进一步分析研究后,提出了内高压成形的几条加载规律。 本文还利用弹塑性力学理论,对成形过程中的管坯进行了应力应变分析,进一步认清了管坯的变形特点,在此基础上,建立了内高压成形各工艺参数之间的联系。分别给出了回转体构件和矩形断面构件的胀形系数的定义,提出用胀形系数作为内高压成形的一条设计准则。通过理论推导,得到了用于估算内高压初始成形压力和最终成形压力的计算式。 本文最后分析了内高压成形工艺对液压系统设计的要求,对液压系统中所涉及到的关键问题进行了研究,最终确定了成形液压系统和电液控制系统的设计方案。