波纹管液压成形数值模拟和实验

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1、制造技术研究航天制造技术波纹管液压成形数值模拟和实验彭赫力张小龙李中权徐爱杰石正波冯苏乐（上海航天精密机械研究所，上海201600）摘要：针对波纹管压弯和焊接复合成形压痕严重和可靠性不高的现象，提出了波纹管液压成形方法。阐述了波纹管液压成形原理，建立了波纹管液压成形有限元模型，对不同压强条件下波纹管的成形状态进行了数值模拟，结果表明：模具圆角半径为5mm时，波纹管完全贴模的压强为40MPa，该条件下波纹管的厚度分布均匀，最大减薄率为10%。采用波纹管液压成形机对旋压管坯进行了液压成形实验，结果表明：成形压强为40MPa时，波纹管完

2、全贴模，壁厚分布较均匀，最小壁厚满足设计要求。以波纹管各波区的厚度减薄率为对象，对波纹管液压成形数值模拟和成形实验进行了对比分析，结果表明：数值模拟和成形实验之间的最大厚度减薄率偏差仅为1.4%，对比结果验证了有限元模型的正确性。关键词：波纹管；液压成形；厚度减薄率；数值模拟NumericalSimulationandExperimentofBellowsHydroformingPengHeliZhangXiaolongLiZhongquanXuAijieShiZhengboFengSule(ShanghaiSpaceflight

3、PrecisionMachineryInstitute,Shanghai201600)Abstract：Thebellowshydroformingmethodwasproposedtoavoidtheindentationandimprovetheresponsibilityofbellowsformedbyribbonandwelding.Theprincipleofbellowshydroformingwaselaborated,thefiniteelementmodelofbellowshydroformingwasset

4、up,andnumericalsimulationsofformingstatusforbellowswithdifferentformingpressurewerecarriedout.Theresultsshowthattheformingpressureis40MPaofbellowsmatchthediewhentheradioofdieis5mm,thethicknessofbellowsisuniformandmaximumthicknessthinningradiois10%.Thehydroformingexper

5、imentofspinningtubewerecarriedoutonthehydroformingmachineofbellows.theexperimentalresultsshowthatthebellowsmatchthedieadequatelywhenthepressureis40MPa,andtheminimumwallthicknessmeetsthedesignrequirement.Thecontrastofthicknessthinningratioofbellowsbetweennumericalsimul

6、ationandformingexperimentareanalyzed.Theresultsshowthatthedeviationofmaximumthicknessthinningratioisonly1.4%,whichverifiedthecorrectnessoffiniteelementmodelofbellowshydroforming.Keywords：bellows；hydroforming；thicknessthinningratio；numericalsimulation1引言成本方面具有明显的技术和经济优

7、势，是一种先进的[2～6]轻质高强构件制造技术，在汽车、航空航天等领管材液压成形是以管材为毛坯，在管坯的两端施域得到越来越广泛的应用。加载荷，管坯在内部液体的作用下与模具内表面贴铝合金波纹管是运载火箭贮箱箱体内增压输送[1]合，从而得到所需形状零件的一种塑性成形技术。管路系统中的一个零件，它主要起到输送氧化剂，隔与传统的冲压工艺相比，管材液压成形技术在减轻结绝燃料剂的作用。目前采用压弯+焊接成形工艺存在构重量、减少模具数量、提高刚度和强度、降低生产的主要问题如下：波纹管成形过程中压弯模上逐次压作者简介：彭赫力（1986-），博士，

8、材料加工工程专业；研究方向：钣金柔性成形。收稿日期：2013-05-0923制造技术研究2015年4月第2期弯成形。而平板压筋后其型面拱曲严重，导致其在压以铝合金管材为研究对象，其内径Φ232mm，壁弯弯曲模上逐次压弯时无法与模具型面完全贴合而厚2