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文檔簡介
1、學校代碼:10406分類號:TG386學號:130085201020南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文(專業(yè)學位研究生)薄壁薄壁管材管材小彎曲半徑彎頭內(nèi)脹小彎曲半徑彎頭內(nèi)脹冷推彎成形研究冷推彎成形研究碩士研究生:陳清根導師:徐雪峰副教授申請學位級別:碩士學科、專業(yè):機械工程所在單位:航空制造工程學院答辯日期:2016年6月5日授予學位單位:南昌航空大學摘要管材彎曲成形作為一種典型的塑性加工技術,在航空航天、汽車、船舶等制造工業(yè)領域均具
2、有十分廣泛的應用,尤其是薄壁小彎曲彎頭因能滿足產(chǎn)品輕量化、高強度、低耗能等要求,已成為管材彎曲成形技術研究的熱點。傳統(tǒng)的薄壁小彎曲半徑彎頭主要采用半管沖壓再焊接成形技術,無法達到產(chǎn)品減重目的,工序復雜且降低了成形質(zhì)量,而采用冷推彎整體成形工藝技術能有效解決上述問題。冷推彎成形雖具有較大優(yōu)勢,但也存在外側減薄破裂、內(nèi)側失穩(wěn)起皺、橫截面畸變等成形缺陷,而對于薄壁小彎曲彎頭的成形,這類缺陷更易產(chǎn)生,目前成功的例子也很少。針對上述問題,本文在傳
3、統(tǒng)冷推彎成形基礎上進行工藝改進,提出采用聚氨酯填料進行內(nèi)脹冷推彎成形新工藝。通過理論分析、有限元數(shù)值模擬并結合內(nèi)脹冷推彎實驗,對外徑為50mm、壁厚1mm的薄壁LF2M鋁管進行1D(R=DR:相對彎曲半徑,D:管材外徑)小彎曲半徑彎頭成形研究。主要研究內(nèi)容及成果如下:分析了管材內(nèi)脹冷推彎成形工藝原理,得到內(nèi)脹冷推彎成形工藝更有利于薄壁小彎曲半徑彎頭成形的理論依據(jù);由室溫單向拉伸試驗獲取管材基本性能參數(shù),其中,強化系數(shù)K值為423MPa、
4、硬化指數(shù)n值0.35、塑性應變比r值0.82。對比了三種傳統(tǒng)管材下料方式下的成形效果,結果表明:采用兩端補償端頭下料更有利于小彎曲半徑彎頭成形。借鑒反向法在板料成形時毛坯設計上的運用,利用有限元數(shù)值模擬軟件ABAQUS建立有限元反推模型,基于成形彎頭產(chǎn)品進行反推模擬,獲得其優(yōu)化的下料尺寸。研究了工藝參數(shù)對成形彎頭壁厚分布及截面橢圓度等成形質(zhì)量的影響規(guī)律。結果表明:內(nèi)外側壁厚隨內(nèi)壓增加而增大,過小易出現(xiàn)內(nèi)側起皺及截面畸變,過大則端部起皺及
5、成形不足;摩擦系數(shù)的適當增加能降低外側壁厚的減薄,過大則同樣易造成端部起皺及成形不足;截面橢圓度隨凹模間隙值增加而增大,內(nèi)側壁厚則相反。運用正交試驗法得到內(nèi)壓為15MPa,摩擦系數(shù)0.1,凹模間隙0.1mm為最優(yōu)工藝參數(shù)組合。采用聚氨酯為填料進行內(nèi)脹冷推彎成形實驗。主要研究了反推壓力、球形芯軸進給量、摩擦潤滑等對彎頭成形質(zhì)量影響,結果表明:反推壓力0.8MPa,球形芯軸進給量為60,采用油性二硫化鉬潤滑劑潤滑時,彎頭成形質(zhì)量最為理想,最
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