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多种参数对高强钢薄壁矩形截面弯管件绕弯成形质量的影响

王翠竹  
【摘要】:长期以来,金属薄壁矩形截面弯管件在汽车制造业中得到了较多的应用。人们对于车身的发展逐步追求轻量化,而现在车身骨架采用高强钢薄壁矩形管已达到很普遍的现象,其是最主要的结构件。运用这类钢材具有最主要的三个优点:1.汽车的安全强度得以保证;2.减轻车身重量;3.节能减排。但对于高强钢塑性比其他材料相对低,成形窗口也相对小,进行弯曲成形时会产生各种工艺缺陷的机率很大。为了确定高强钢薄壁矩形截面管坯的截面尺寸参数与工艺参数变化对弯管件成形质量所带来的各种影响,本文采用数值模拟方法,先分析了JAC590Y高强钢薄壁矩形截面弯管件绕弯180°时芯棒与管坯的间隙c、平均弯曲半径与管坯高度之比R/h_0、平均弯曲半径与管坯平均圆角半径之比R/r_0、平均弯曲半径与管坯壁厚之比R/t_0这4种参数对弯管件横截面的畸变程度、壁厚减薄程度、底板起皱问题以及回弹量大小的影响。并对弯厚比R/t_0为120情况下,进行弯曲不同角度。在满足材料本身的力学性能前提下最大能弯曲多少角度,并进一步讨论弯曲多少角度下,可得到截面畸变较小、成形质量较好的弯管件。对其结果进行分析并得出:(1)芯管宽向间隙率c_w对弯管件横截面的最大宽度扩展率λ_(max)无显著影响,芯管高向间隙率c_h对中面高度缩减率η有显著影响。c_h在整个弯管中的最大壁厚减薄率Δ_(1max)都出现在截面角φ约为20°,对管段内底板起皱出现最大波动的位置无影响,但其值变大,回弹角Δθ会相应的变大;(2)弯高比R/h_0对λ_(max)无显著影响,R/h_0越来越大时,对η和Δ_(1max)均无影响,纵向曲率均在截面角φ=0°~30°的管段内出现了最大波动,回弹角Δθ会随着R/h_0变大而变大;(3)弯径比R/r_0减小,λ_(max)会逐渐减小,曲率波动值变大,但对回弹无明显影响。当R/r_040时,η_(max)和Δ_(1max)下降趋势明显;(4)弯厚比R/t_080时,λ_(max)变化不大。弯厚比R/t_0减小,对弯管底板起皱影响不大,η_(max)、Δθ逐渐减小,而Δ_1减小趋势大,说明对管件壁厚减薄率影响越大;(5)当弯厚比R/t_0=120弯曲不同角度下,随着弯曲角度变小,λ_(max)、η_(max)、Δ_1也逐渐减小。在满足材料力学性能条件的前提下,最大极限能弯曲120°,当弯曲30°以下时,弯管质量较好。


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