工艺参数对弹性模量变化条件下管材绕弯成形截面畸变的影响

基于ABAQUS有限元平台,建立了考虑弹性模量变化的高强度0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控绕弯成形及回弹全过程有限元模型,模拟分析了工艺参数对管材数控绕弯成形截面畸变的影响,并利用修正的多因素敏感性分析模型探讨了截面畸变对工艺参数的敏感性。结果表明,无论是否考虑弹性模量的变化,工艺参数对弯管截面畸变影响的变化趋势相似,考虑弹性模量变化时截面畸变率更大。截面畸变率随管材-防皱块摩擦因数f_(w)、管材-弯曲模间隙C_(b)的增大或管材-弯曲模摩擦因数f_(b)的减小而增大,随着管材-防皱块间隙C_(w)的增加,截面畸变率先减小后基本不变,而弯曲速度ω对其影响不大;合理的f_(w)、f_(b)、C_(w)、C_(b)和ω分别为0.05~0.15、0.2~0.3、0.075~0.1 mm、0.1~0.15 mm和0.4~0.8 rad·s^(-1);截面畸变对工艺参数的敏感性大小依次为C_(b)、C_(w)、f_(b)、f_(w)和ω。

小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯过程应力应变分析

为了揭示小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯成形机理,实现精确成形和有效控制的目的,基于ABAQUS有限元平台建立了小弯曲半径21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形全过程三维弹塑性有限元模型;研究了网格尺寸和质量放大因子对有限元模型计算精度和效率的影响,并从理论和实验方面验证了模型的稳定性和可靠性;分析了小弯曲半径高强不锈钢管数控绕弯全过程应力和应变以及对称平面和典型截面上的应力和应变分布的历史演变规律。获取了合理的网格尺寸和质量放大因子分别为0.6×0.6 mm和3000,以及全过程、对称平面和典型截面上的应力和应变分布规律。

基于起皱发生的铜钛双金属复合管小半径绕弯成形极限研究

为了得到成形质量优良、小相对弯曲半径(R/D_(2)≤2,D_(2)是覆管外径)的铜钛双金属复合管,基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了铜钛双金属复合管绕弯-回弹有限元模型,对铜钛双金属复合管小半径绕弯成形的起皱极限进行有限元模拟和分析。即在刚性芯模、不同芯头个数填充下,得到防止复合管起皱发生的最小相对弯曲半径(R/D_(2))_(min)。结果表明,基、覆管填充区的截面畸变率(φ)均明显小于非填充区,且填充区的φ随R/D_(2)减小略有增大,非填充区的φ随R/D_(2)减小而明显增大,这表明非填充区的截面起皱趋势明显高于填充区;R/D_(2)=1.76为起皱发生的分界线,当R/D_(2)=1.76时,1个芯头填充不满足复合管成形质量的要求;2个和3个芯头填充满足成形质量要求,且2个芯头填充效果较3个芯头好;当R/D_(2)=1.32时,3种填充条件都会出现起皱,不满足成形质量要求。为了确定最小相对弯曲半径,进一步分析了2个芯头填充、R/D_(2)=1.71和R/D_(2)=1.74时复合管的起皱情况,发现起皱个数N=1,φ_(max)均超过5%,不满足成形精度要求。综上,铜钛双金属复合管的成形极限为2个芯头填充、(R/D_(2))_(min)=1.76。

防护梁绕弯成形内支撑模芯与型坯间隙对制件成形质量影响研究

本文对“日”字形截面型材绕弯成形内支撑模芯与型坯间隙变化对制件成形质量的影响进行了数值模拟研究。结果表明,随着型坯与模具模芯间隙的增大,制件截面变形程度逐渐增大,型材壁厚变化率表现为先减小后增大;随着型材厚度的增加,制件截面变形程度逐渐减小,但型材壁厚变化率逐渐增大。

商用车防护梁绕弯成形内支撑模具型芯优化设计研究

基于“日”字形截面型材绕弯成形原理,利用ABAQUS软件平台建立与实际加工相符合的绕弯成形有限元模型,研究了复杂截面型材绕弯成形制品应力分布和芯模结构对制件厚度变化的影响规律。结果表明,采用自锁型柔性芯模绕弯成形制件质量较好。

帽形材换向绕弯的曲率弹复

通过试验与分析，探讨了换向绕弯方法及工艺参数对曲率弹复ΔR的影响．得到了不同相对弯曲半径R／H下，换向绕弯的绕弯次数及换向绕弯时侧压时曲率弹复ΔR的影响规律以及换向绕弯最佳绕弯次数．不仅对帽形型材的绕弯工艺及模具设计具有使用价值及指导意义，同时为型材绕弯工艺的精度控制，提供了有效的方法及途径．

间隙对薄壁矩形管绕弯成形截面畸变影响的研究

基于ABAQUS/Explicit,建立了铝合金薄壁矩形管绕弯成形过程三维有限元模型,并对其可靠性进行了验证。模拟分析了芯棒与管坯间隙、压块与管坯间隙、防皱块与管坯间隙及弯曲模与管坯间隙对管坯截面畸变的影响规律。研究结果表明:减小芯棒与管坯间的间隙及弯曲模与管坯间的间隙都可减小管坯截面畸变的程度;而压块与管坯间隙及防皱块与管坯间隙的改变对管坯截面畸变率影响不大。

管模间隙对21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形过程的三维弹塑性有限元模型,并验证了模型的可靠性.利用该模型研究了不同管模间隙对管材数控绕弯过程壁厚变化及截面畸变的影响规律.结果表明:增加管材-芯棒间隙、管材-防皱块间隙或减小管材-压块间隙、管材-弯曲模间隙可以减小壁厚减薄率;减小管材-芯棒间隙或增加管材-压块间隙可以减小壁厚增厚率,而其他管模间隙对壁厚增厚率的影响不显著;减小管材-压块间隙、管材-弯曲模间隙或增加管材-防皱块间隙可以减小截面畸变率,而增加管材-芯棒间隙,截面畸变率呈现先减小后增加的变化规律;获得了规格为Φ15.88mm×t0.84mm×R47.64mm的21-6-9高强不锈钢弯管件较佳的管模间隙值.

铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一,严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法,建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型,并通过实验验证了该模型的可靠性;在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律,并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。

薄壁圆管绕弯芯棒参数的数值模拟和实验研究

外侧壁厚减薄和横截面发生畸变是薄壁管材弯曲过程中的主要缺陷,严重影响弯管的成形质量。薄壁管绕弯成形过程中芯棒对弯管的成形质量影响非常大。采用动态有限元平台ABAQUS/Explicit建立与实际相符的薄壁圆管绕弯模型,分析芯棒种类、芯棒的直径、芯棒的伸出量和芯棒与管材内部摩擦对管材弯曲成形质量的影响,结果表明:万向芯棒在控制管材截面椭圆畸变率方面比圆柱芯棒有较大的优势;为保证管材的成形质量,芯棒的直径和伸出量都应控制在一定范围内;芯棒与管材内部的摩擦应越小越好。并且在全自动数控弯管机DW18CNC上做了大量的实验,实验结果与分析结果相吻合,为实际生产中芯棒参数的选择提供了理论依据。

材料参数对矩形管绕弯截面变形的影响

基于动态显式有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,模拟研究了材料参数对绕弯成形过程中截面变形的影响规律。结果表明:随初始屈服强度和强度系数的增大,截面变化率增大;硬化指数对截面变化率的影响不大,但硬化指数较大时,最大截面变化率较小。弯曲过程中最大截面变形出现在沿弯曲方向50°附近的区域,且其位置不受材料参数的影响。该研究对于提高不同材料的薄壁矩形管弯曲管件的成形质量具有重要意义。

汽车防护杠用大口径薄壁钢管绕弯成形工艺参数优化

采用理论计算、数值仿真和实验相结合的方法探讨了材料、有无芯轴、芯头个数和芯棒伸出量对汽车防护杠用不锈钢管绕弯成形质量的影响。结果表明:相同工艺条件下,不锈钢SUS304管材比碳素钢Q235A更易产生截面畸变,但外侧壁厚减薄率较小;材料相同时,有芯轴支撑管材切向压应力和拉应力最大值的差值较小,材料流动更加均匀,能很好地抑制管材的截面畸变和失稳起皱;芯头个数是影响截面变形的最重要因素,芯头个数为3时,截面畸变率最小,其最大值仅为4.2%;芯棒伸出量过小,管材内侧容易起皱,截面畸变率较大;而伸出量过大时,管材外侧壁厚减薄严重,甚至导致拉裂;芯棒伸出量为9mm时,管材的弯曲成形质量最好。仿真结果与理论解析解和实测值吻合较好。

工艺参数对薄壁矩形管绕弯成形失稳起皱影响的显著性分析

基于三维有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,结合虚拟正交试验,模拟研究了工艺参数对绕弯成形过程中失稳起皱影响的显著性。结果表明:弯曲半径、芯头个数、芯模与管坯间隙和防皱块与管坯间隙对薄壁矩形管绕弯成形过程中的失稳起皱影响较为显著。

管材数控绕弯回弹实验研究及BP网络预测模型

回弹是影响管材数控绕弯成形精度的主要因素之一。在EATON VB100弯管机上对直径φ6mm～φ15mm之间的3种管材进行弯曲成形实验后,利用激光测量仪测量回弹角度,整理得到准确、可靠的回弹实验数据作为样本数据。采用最小二乘法对实验数据进行拟合,得到关于弯曲角度和回弹角度的函数方程,同时分析了相对弯曲半径、相对管径和管材性能对管材弯曲回弹的影响规律,根据实验,确定了影响管材弯曲回弹主要工艺参数。综合主要工艺参数对管材弯曲回弹的交叉影响,以实验数据作为样本数据,建立和优化了BP神经网络模型,预测弯曲角度和相对管径对回弹的影响规律,通过实验数据的对比,证明预测BP模型具有较高的精度。

铝合金矩形管绕弯件尺寸精度的试验研究

铝合金矩形管绕弯成形时,截面畸变及回弹等问题严重影响弯曲件的几何精度,为了控制铝合金矩形管绕弯成形时弯曲件的尺寸精度,本文采用试验与理论相结合的方法研究了材料屈服强度及相对弯曲半径对矩形管截面畸变与回弹的影响.结果表明:随着屈服强度的增加,截面畸变及曲率半径回弹率也增加,但垂直径向方向的截面畸变变化相对较小;随着相对弯曲半径的增加,径向方向截面畸变及曲率半径回弹率逐渐减小,垂直径向方向截面畸变相差甚微.这为提高铝合金矩形管绕弯精度提供了有效途径.

零件几何参数对型材张力绕弯断面形状精度的影响

本文研究了相对弯曲半径、型材内缘宽度等绕弯件几何参数对ＬＹ１２Ｍ帽形型材张力绕弯过程中的断面形状精度的影响，提出了改进绕弯件断面形状精度的措施，为实际生产提供了指导。

压块对H96矩形管绕弯成形回弹与截面变形的作用

为了控制矩形管绕弯成形的回弹和截面变形,建立考虑压块力、速度加载条件的回弹和截面变形有限元预测模型,并对其可靠性进行实验验证。基于所建模型研究压块的摩擦因数、夹持压力和助推速度对H96矩形管回弹与截面变形的影响规律。结果表明:摩擦因数和夹持压力越大,回弹角和横截面高度变形越小。但压块对横、纵截面畸变的作用完全相反;芯头支撑区域内助推速度的变化能够影响回弹量,且不会加剧截面变形。提出变助推速度的压块边界条件组合方案,实现了弯曲角度小于90°和大于等于90°弯管的回弹量分别降低55.31%和36.45%,60°弯管的高度变形量平均降低1.79%,90°和120°弯管的高度变形量最大分别降低5.98%和6.35%。

焊缝强度对薄壁焊管绕弯起皱及壁厚的影响

在薄壁焊管绕弯成形中,焊管起皱及壁厚分布受焊缝相对基体材料强度的影响.提出了焊缝相对强度因子Sf的概念,以反映焊缝相对于基体材料的强弱性,并推导了其解析表达式,给出了适用于焊管的起皱趋势判断公式.同时,基于有限元模拟,分析了焊缝相对强度因子对焊管绕弯成形过程中起皱及壁厚变化的影响规律.研究表明:1)当焊缝相对强度因子Sf的变化由焊缝强度系数改变引起时,起皱趋势随Sf的增大而略有增大;Sf的变化由焊缝硬化指数或厚向异性指数改变引起时,起皱趋势随Sf的增大而减小.2)随着焊缝相对强度因子Sf的增大,壁厚减薄率逐渐减小.当Sf的改变由焊缝厚向异性指数引起时,Sf对壁厚减薄率的影响最大,当Sf增大0.89%时(由1.2788增加到1.2902),壁厚减薄率的变化率为37.61%(由10.9%降至6.8%).

芯棒参数对超薄壁管数控绕弯成形质量的影响

为提高超薄壁管材的弯曲成形质量,研究了芯球个数、芯球厚度和芯棒支撑角度等芯棒参数对壁厚变化和椭圆度的影响。设计了3种芯球厚度和7种芯球个数,组合得到21种不同的芯棒支撑角度方案,建立了超薄壁不锈钢管材数控绕弯成型有限元分析模型进行仿真计算,并进行了试验验证。结果表明:芯球个数对壁厚减薄的均匀性有一定的影响,芯球个数相同时,芯球厚度越小,最大壁厚减薄率也越小,最大壁厚减薄率随着芯棒支撑角度的增大而变大;随着芯球个数、芯球厚度或芯棒支撑角度的增加或变大,椭圆度都有减小的趋势;同时总结出超薄壁不锈钢管材的合理的芯棒支撑角度范围为θ/3~θ/2。此项研究对指导芯棒参数设计、提高超薄壁管材的成形质量具有重要意义。

芯棒形式对铜管绕弯成形质量影响的仿真研究

利用仿真技术对薄壁铜管绕弯成形中圆头、关节、曲面3种形式的芯棒对弯管质量的影响进行了研究。建立了基于显示算法的铜管弯管有限元仿真模型,并对模型进行了试验验证。验证结果表明,动力显式算法仿真模型可以较好地对铜管绕弯成形过程进行模拟。利用该模型,对空调铜管弯曲成形常用的圆头芯棒、曲面芯棒和关节芯棒进行了仿真对比,分析了芯棒形式对成形关键参数——厚度减薄和截面畸变的影响。仿真分析结果表明:圆头芯棒最有利于减轻厚度减薄的情况;关节芯棒最有利于保持铜管截面形状;曲面芯棒有利于得到综合性能更好的弯管。研究结果为工程应用中芯棒形式的选择提供了理论依据。