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DP600管材充液压形回弹规律研究

李伟  
【摘要】:汽车工业、航空航天工业作为高端制造业和先进技术制造的代表,对制造技术的要求越来越高,形状结构复杂、性能要求极高、一体化成形、结构轻量化设计的薄壁管件需求越来越多,此类零件的制造多采用传统冲压和焊接工艺。随着技术的进步和传统拼焊技术缺点的显现,在此背景下充液压形技术发展了内高压成形技术的优势,克服了内高压成形技术的缺点,成为制造薄壁管件技术的研究热点;然而大尺寸薄壁管件、精密薄壁管件对成形精度和装配性能的要求较高,管材充液压形回弹的研究具有一定的意义。本文以DP600高强钢管为坯料进行管材充液压形的回弹规律研究。首先,通过理论分析揭示了内压、圆角半径、壁厚对管材充液压形回弹的影响规律及机理,并给出了内压、圆角半径、壁厚和回弹量、环向力、弯矩之间的数学表达式;其次,利用有限元模拟分析给出了内压、圆角半径、壁厚对回弹量、环向力和弯矩的影响规律,验证了理论分析的正确性,并给出了内压、圆角半径、壁厚对管材充液压形回弹变形轮廓的影响规律;最后,基于理论分析和有限元模拟结果设计实验进行实验研究,实验结果较好地吻合了理论分析和有限元模拟结果,为控制管材充液压形的回弹提供一定的参考。研究结果表明:管材充液压形的回弹随着内压的增大呈现出先增大后减小的规律,回弹最大时的内压为回弹临界内压;管材充液压形的回弹随着圆角半径的增大而减小;另外,圆角半径决定着回弹临界内压的大小,圆角半径越大,回弹临界内压越小,这表明圆角半径和内压对管材充液压形回弹的影响是相互耦合的;壁厚对管材充液压形的回弹的影响受到内压的影响,内压决定着壁厚对管材充液压形回弹影响的规律性。内压、圆角半径对管材充液压形回弹的影响机理是通过改变管材充液压形时环向力和弯矩的大小和方向,进而使管材以拉弯、压弯、纯弯等不同类型的变形形式进行变形;壁厚通过改变管材充液压形时的受力状态和惯性矩来影响回弹。最后,根据研究结果并结合管材充液压形成形工艺和零件的设计给出了控制回弹大小的方法,通过适度控制内压的加载、管材壁厚的选择以及零件圆角半径大小的设计控制回弹。


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