薄壁管变曲率推弯工艺的研究

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1、摘要用管材制造的弯曲零件(即弯管)，无论是平面弯曲件，还是空间弯曲件，在航空、航天、汽车、石油化工工业中作为气体、液体的输送管路和结构件，得到了广泛应用。由于管材在自由状态下进行弯曲时，管坯内外壁的承载能力有较大的差异。管材弯曲在应用一般弯曲方法弯曲时，其内壁容易出现增厚甚至失稳起皱，而外壁容易产生变薄甚至拉裂。国内外对于其特点进行加工生产时，理论研究和有限元的模拟都进行了大量的工作。比如，如何做到防止管材弯曲失稳起皱，怎样可以减少外壁变薄量得到最小变薄量，在管材弯曲生产实际中如何获得所需要的弯曲半径?怎样使一次弯曲的变形程度达到最大?采用什

2、么方法可以减少人们普偏采用的多工序逐步弯曲成形则需要增加设备、工模具和工时的成本?本文带着这些问题进行对弯管成型进行理论和实验研究，对提高弯管生产不但具有理论研究意义，而且具有十分重大的现实意义。本文对管材变曲率推弯成形时模腔引导线数学模型的建立和数值模拟问题进行了深入的研究，在对管材弯曲成形技术在航空航天和汽车工业中的国内外应用状况、成形原理、工艺分类以及特点和局限分析的基础上，重点讨论了管材弯曲成形的模具模腔结构；对推弯曲成形中涉及的外侧变薄计算公式进行了推导；在推导外侧变薄计算公式时考虑到周向应变的存在，运用了多元非线形法进行多项式的拟

3、合；型腔的引导线的建立时，其中的一种方法是建立一系列相切连接圆弧，取其中有代表些点，并把这些点进行四次多项式；型腔的引导线的建立时，另外的一种方法是运用渐开线法，分别运用样条线将90度和180度的渐开线进行多项式拟合作为型腔的引导线的数学模型；运用插值的方法，去处理薄壁管弯变曲率推弯时相邻型腔之间的联接。同时，也进行了薄壁管弯曲时回弹问题的研究：采用CAE技术对前面提到的数学模型进行仿真，并且进行优劣筛选，可以得出进行管材变曲率弯曲成形过程数值模拟能提高管材弯曲零件的质量，缩短产品开发周期，降低生产成本，从而实现管材边曲率推弯曲成形具有重要意

4、义。同时，对其它类型产品的研究开发也有一定的参考价值。利用实验验证变曲率推弯比恒曲率推弯，可以得到更小的曲率半径。关键词最小变薄量；变曲率；推弯：建模；多项式拟合；仿真广东T业人学T学硕Ij学位论文AbstractPipemanufacturedbybendingparts(bend)，whetheritisbendingpiecesofflatorcurvedpiecesofspace，hasbeenwidelyusedinaviation，aerospace，automotive，petro—chemicalindustryasagas，

5、liquidtransmissionlinesandstructures．Thecarryingcapacityofthetubeinsideandoutsidethewallsdifferswhenpipeisunderbendinginafreestate．Whenthebendingpipeisimplicatedwiththegeneralbendingmethod，theinnerwallwillbepronetothickenandevenwrinkle，andouterwallwillbepronetothinningandev

6、enrupture．Athomeandabroad，manyresearchesaboutthetheoreticalstudyandfiniteelementsimulationhavebeendone．Forexample，howtopreventwrinklinginstabilityandhowtominimizetheamountofwallthinning，howtomaximizetherequiredbendradius?Howtomakeabendingdeformationofthemaximum?Whatmethodca

7、nreducethecostoftooling，workinghoursandtheadditionalequipmentwhichisduetotheuseofS&Psideofthemulti—bendingprocessstepbystep?So，thetheoreticalandexperimentalresearchonthetubebendingforminginthisarticlehastheoreticapracticalsignificancefortheproduction．Inthispaper,therearein-

8、depthresearchaboutthepipebendingcurvaturecavityforminglinemathematicalmodeltoguide