多通管液压胀形工艺仿真及成形控制模式研究

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1、摘要摘要管材塑性加工由于具备塑性加工产品的轻量化、强韧性和低消耗、精确制造等特点，已经成为21世纪先进塑性加工技术的重要研究方向。管材胀形的研究作为管材塑性加工的一个重要方面，已经成为该领域的研究热点。随着计算机技术的不断进步以及有限元技术的不断发展，采用有限元法可以模拟管材胀形过程中的应力、应变的分布，壁厚分布等，可以预测胀形过程中的起皱、破裂等缺陷，可以方便的调整各工艺力的匹配关系，获得最佳的加载路径。本文详细研究了多通管(以三通管为例)液压胀形的成形过程，建立了多通管液压胀形的有限元模型，分析了轴向压缩胀形过程中各工

2、艺参数对成形过程的影响，研究了三通管复合胀形三个工艺力的加载路径，分析比较了三通管固体介质胀形与液压胀形，最后，研究了三通管液压胀形控制模式。主要研究内容如下：1、建立三通管液压胀形有限元模型，分析了轴向压缩胀形中管坯与模具之间的摩擦系数、模具过渡圆角半径、管坯壁厚、管坯初始长度对最大支管高度、支管项部厚度减薄率的影响。分别比较了轴向压缩胀形和复合胀形中管件支管顶部双向拉应力、应变以及支管高度等指标的变化。2、采用正交试验的方法对三通管液压复合胀形中三个主要工艺参数——内压力、轴向力和径向反压力进行研究，得出了各因素对胀形

3、所得支管高度的影响次序，发现内压力对支管高度影响最明显。3、在正交试验的基础上，研究了内压力的上升速度、轴向冲头的进给速度、径向反压力的大小及其开始施加时间对支管高度的影响。并将各因素的加载方式进行组合，设计了五种加载路径，分别比较支管高度、壁厚分布、管件应力应变分布等指标，确定出较优加载方案。4、建立了三通管固体介质(铅)胀形有限元模型，对固体介质胀形与液压胀形进行比较，发现铅介质胀形所得工件的壁厚分布更均匀，工件中等效应力最大值减小，而且支管顶部壁厚减薄量减小。并对铅介质与管坯之间的摩擦对成形过程的影响进行分析。5、根

4、据三通管液压复合胀形的工艺流程和加载路径设计了典型三通管液压复合胀形装置的液压控制回路。关键词：三通管胀形，有限元法，正交试验，加载路径，控制模式西北工业大学硕士学位论文AbstractTubeplasticforminghasbeenanimportantresearchdirectionofthe21“centuryinadvancedplasticprocesstechniquesastheresultofitscharacteristicoflightweight,hi曲ducfilitNlowconsumptio

5、nandpreciseproduction．Tubebulging，asoneaspectofthetubeplasticprocessingtechniques，hasbecomearesearchinghotpotofthisfield．Withthedevelopmentofthecomputerhard&softwareandtheFEM(finiteelementmethod)，FEMhavebeenadoptedasoneofthenewmethodstoforecastthedistributionofstr

6、essandstrainduringtubebulgingprocessing，andthematchingoftechnicalforce．Thedeficiency,suchaswrinkleandcrackCanbesimulated．Besides，usingFEM，thecostwillbereducedandtheproductioncyclewillbeshortencd．Inthispaper,theformingproccessofTeetubehydroforming(THF)werestudiedin

7、detail．FiniteelementmodelofTHFwasestablished．TheinfluenceofprocessingparameterstotheaxialcompressivebulgingWasanalyzed．Loadingpathofeachparameterinthecompoundbulgingwasstudied．T-tubebulgingwithsolidmediumandliquidwascompared．Finally,controllingmodeofTH：Fsystermwas

8、analysed．Themaincontentsareintroducedasfollows：l、FEmodelofTHFWasestablished，andtheinfluenceofthefrictionbetweenthetubeandthedies，radiusofcomer,tubethick