铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形的实验研究

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1、摘要铝合金小弯曲半径薄壁弯管是在航空、航天等高技术领域获得量大面广应用的关键零件之一，但其数控弯曲成形是一个多因素耦合作用下的复杂物理过程，是薄壁管成形领域研究的难点与热点之一。本文采用实验法，并结合有限元模拟和理论解析法，研究了与铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形质量密切相关的应力应变分布、壁厚变化和截面畸变等关键问题。主要研究内容和结果如下：推导出了考虑芯头影响的芯棒伸出量选取公式，为小弯曲半径弯管成形合理选取芯棒伸出量以及设计芯模参数提供了参考。分析了薄壁弯管成形中的常见缺陷，在此基础上提出了简单有效、可靠实用的调模方案。采用网格法研究了铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形过程中应

2、变分布规律，根据塑性成形理论求得了弯管最内侧与最外侧应力分布规律。发现了铝合金(LF2M)弯管最外侧切向拉应交量大于最内侧切向压应变量；薄壁小弯曲半径弯管成形的周向应变不可忽略，其最大值可达到切向应变的1，4；剪应变在弯管最内与最外侧可忽略，而在其余部位都较大。研究了工艺参数对铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形壁厚减薄和截面畸变的影响规律，结果表明：随着芯棒伸出量、芯头个数的增加，弯管外侧壁厚减薄率增大，但截面畸变率减小；弯曲半径越小，压块与管件外壁摩擦系数越小，弯曲角度越大，外侧壁厚减薄率与截面畸变率越大；在相同弯曲条件下，LF2M比1Crl8Ni9Ti弯管更易出现拉裂及截面畸变等缺

3、陷。通过有限元模拟虚拟实验研究了顶推装置对弯管壁厚减薄与截面畸变的影响，结果表明：顶推不仅可以减小弯管壁厚减薄率，而且能减小截面畸变，为实验研究顶推装置对铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形质量的影响奠定了基础。本文研究为建立铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形精确的有限元模型、分析其成形机理及成形质量，进而为铝合金薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形工程实际选择合理工艺参数，控制壁厚减薄与截面畸变，提高弯管成形质量提供了重要依据。关键词：铝合金，薄壁管，小弯曲半径，数控弯曲，实验研究ABSTRACTAluminumalloythin-walledtubeswi血smallbendingradiu

4、sareoneofkeycomponentswidelyusedinaviation,aerospacehigh-technologyindustries．ItsNCbendingformingisacomplicatedphysicalprocessundercouplinginteractiveeffectsofmulti—factors,andhasbecomeoneofproblemstobeurgentlyresolvedinthisfield．Inthispaper,thestressandstraindistribution,tubewallthinningandthec

5、rosssectionovalizationinAluminumalloythin-walledtubeNCbendingwithsmallbendingradiushavebeeninvestigatedthroughexperimentalmethodcombined、^ritllfiniteelementmethodandtheoreticalanalysis．Abriefintroductiontotheprojectandthemainachievementsareasfollows：Theformulahasbeendeducedforchoosingthemaximumm

6、andrelshankextensionlengthconsideringtheeffectofmandrelball．Itoffersreferenceforselectingreasonablemandrelshankextensionlengthanddesigningthemandrelandmandrelball．Generalformingdefectshavebeenanalyzedinthin-walledtubeNCbendingprocessandthenasimple，effectiveandcrediblemethodforadjustingthedieshas

7、beenputforward．Byusingthegridmethod，thestraindistributionlawsinAluminumalloythin—walledtubeNCbendinghavebeenobtained．TheresultsshowthatthetangentialstrainontheoutmostofLF2Mtubeislargerthanthatontheinnermost．Theho叩strainCanno