薄壁管件液壓成形過程力學(xué)特性與工藝研究.pdf

1、薄壁管件液壓成形工藝作為一種運用軟模成形的方法，流體介質(zhì)加載的規(guī)律直接影響成形工件的質(zhì)量。本文以提高成品優(yōu)質(zhì)率為目的，首先通過對薄壁管件液壓成形不同階段力學(xué)特性進行理論分析，再以HJ-150A型不銹鋼直波軟管液壓成型機為平臺，對成形過程中的加載規(guī)律展開研究，針對目前U形薄壁管件生產(chǎn)線進行了模具改進設(shè)計、加載規(guī)律仿真分析、加載曲線誤差分析與修正、改進后成品性能驗算和實驗驗證。主要完成的正作如下:
　　 1、論述了液壓成形工藝的特點

2、和國內(nèi)外管件液壓成形工藝的發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀，依據(jù)研究現(xiàn)狀與技術(shù)特點分析了管件液壓成形工藝目前亟待解決的問題和未來主要發(fā)展方向，并以此提出針對企業(yè)生產(chǎn)線的模具設(shè)計和加載規(guī)律展開研究的目標。
　　 2、運用金屬塑性成形理論，解析管坯初始屈服、塑形成形和失穩(wěn)規(guī)律，推導(dǎo)出軸向進給力與內(nèi)壓匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型，得出了開裂壓力和整形壓力的數(shù)學(xué)表達式，從而明確管件各階段的成形機理和失效情況，為進一步的U形薄壁管件液壓成形工藝改進和加載規(guī)律研究提

3、供理論基礎(chǔ)。
　　 3、在理論分析的基礎(chǔ)之上，分析了現(xiàn)有生產(chǎn)線存在成品尺寸不均勻、優(yōu)質(zhì)率低、疲勞壽命短等不足的原因，針對上述的不足提出了基于被動液壓成形方法的初步模具改進方案和加載曲線方案，并對具體的參數(shù)進行了分析和設(shè)計計算。
　　 4、在提出初步的改進方案之后，依據(jù)有限元理論分析了薄壁管件液壓成形模型網(wǎng)格劃分的穩(wěn)定條件，使用Dynaform5.6對建立的薄壁管液壓成形模型進行前期網(wǎng)格處理和仿真加載，結(jié)合有限元計算軟件L

4、S-DYNA對模擬進行后期的仿真計算。針對工藝改進方案與內(nèi)壓加載匹配關(guān)系進行數(shù)值模擬仿真分析，在對仿真結(jié)果進行誤差分析基礎(chǔ)上修正加載曲線，使得改進后工藝成形的工件表面質(zhì)量和尺寸均勻度都得到了明顯提高。
　　 5、在完成對改進方案和加載規(guī)律仿真分析之后，基于企業(yè)實際生產(chǎn)設(shè)備改進前后生產(chǎn)的合格工件成品表面質(zhì)量、波高和壁厚三項指標進行對比分析，通過對比分析發(fā)現(xiàn)改進后的工藝提高了成品的表面質(zhì)量，在壁厚適當減薄基礎(chǔ)上增加了工件的波高。再結(jié)

5、合成品的工件剛度、穩(wěn)定性和疲勞壽命三項性能展開分析，得知在滿足極限穩(wěn)定載荷的前提條件下，改進后成品波高增加提高了工件的柔度，增強了其吸收循環(huán)載荷的能力，使得改進后的工件疲勞壽命增加了50％。
　　 6、以某企業(yè)的HJ-150A型不銹鋼直波軟管液壓成形機為改進對象，按照分析得出的加載曲線進行生產(chǎn)，并對生產(chǎn)的成品外形尺寸進行了精確的測量，同時按照GB3075-82金屬軸向疲勞試驗方法，采用萬能試驗機進行了工件疲勞壽命測試，通過外形參