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高强钢矩形管变曲率热弯曲工艺研究

朱绪跃  
【摘要】:近年来,为了节约能源和保护环境,汽车行业一直聚焦于车身轻量化研究。使用合适的材料与新型加工工艺制造管状弯曲件,在现代汽车轻量化应用中具有突出优势,但由于车身的流线型设计而使得大多数零件都是变曲率的结构件,也对汽车结构件的制造工艺带来新的挑战。BR1500HS高强钢经淬火后具有较高的强度,在高温状态下又具有较好的成形性。变曲率热弯曲技术可实现任意曲率管状零件的成形成性一体化,因此采用变曲率热弯曲工艺制造超高强钢管状弯曲件,能够满足车身的轻量化与安全性的需求,对汽车轻量化制造具有重要的意义。通过矩形管变曲率热弯曲的推弯成形过程分析,得到了辊模运动轨迹和矩形管弯曲曲线的数学关系。建立了适用于任意曲率弯曲的运动轨迹函数,并通过仿真和试验证明了该函数的准确性。同时,根据变曲率热弯曲运动轨迹分析和相关功能设计要求,设计了矩形管变曲率热弯曲试验装置。建立了矩形管感应热弯曲的仿真模型,利用ANSYS软件对矩形管的局部电磁感应加热过程进行数值模拟,获得了矩形管的温度场。并采用ABAQUS软件对矩形管的热弯曲成形过程进行仿真分析,得到了几何参数和工艺参数对高强钢矩形管固定曲率和变曲率热弯曲成形性的影响规律。对矩形管进行了热弯曲成形试验研究,得到了弯曲半径与推进速度对截面变形量和壁厚减薄率的影响规律,与仿真结果基本一致。对矩形管变曲率热弯曲进行了试验,试验件形状精度与仿真结果吻合良好,表面硬度值符合要求,截面变形量和壁厚减薄率的变化趋势与仿真结果一致。通过试验结果和数值仿真结果对比分析,验证了数值仿真模型的准确性。


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