双凸模差速挤压方形弯曲管件工艺过程有限元模拟.pdf

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1、·6·重型机械20l0NO．2·新技术新设备·双凸模差速挤压方形弯曲管件工艺过程有限元模拟宋继顺，杜德恒，马叙，尹康，崔宏祥(天津理工大学材料科学与工程学院，天津300384)摘要：提出通过控制不同凸模的压下速度并调节挤压管件的弯曲曲率，实现弯曲管件一次性挤压成形的新方法。采用有限元法模拟了弯曲管件双凸模差速挤出过程，分析了双凸模挤压过程速度场分布、材料流动规律、挤压力、应力场和应变场的分布。关键词：有限元模拟；挤出弯曲；一次性成形；流动控制中图分类号：TG376．1文献标识码：A文章编号：1001—196X(2010

2、】02-0006—06Finiteelementanalysisofdiferential-velocityextrusionprocessofdualpunchforbendingtubeSONGJi-shun，DUDe-heng，MAXu，YINKang，CUIHong-xiang(SchoolofMaterialsScienceandEngineeringTianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：Thispaperproposesanew

3、methodtoachieveonestepextrusionformingofthebendingtubebycon·trollingthepressingvelocityofdiferentpunchesandadjustingthecurvatureoftheextrudedtube．Finiteele—mentmethodhasbeenusedtosimulatethediferential-velocityextrusionprocessofthedualpunchfortheben-dingtube，and

4、thevelocityfielddistribution，lawofmaterialflow，anddistributionofthesqueezingpressure，stressfieldandstrainfieldintheextrusionprocesshavebeenanalyzed．Keywords：finiteelementsimulation；extrusionbending；onestepforming；flowcontrol本研究采用了分块凸模(multi-ramextrusion，1引言MRE)进

5、行挤压成形弯曲管件，毛坯为单一整弯曲管件的传统制造工艺是以直管为毛坯进体，挤压的凸模分块且差速压下，如图1所示。行二次弯曲加工而得到，存在外侧壁减薄、破3I，裂，内侧壁增厚、起皱和横截面畸变等缺陷⋯。4f-～5通过在模具结构、坯料、工艺参数等方面采一一6取措施，利用金属流动的不平衡性及材料在管材uL挤压过程中的不对称性，实现管材的挤压、弯曲一次成形，直接通过挤压得到管材弯曲件。图1单毛坯、分块多凸模挤压成形弯曲管件收稿日期：2010—0l一28；修订日期：2010—02—061．左侧凸模A2．芯棒3．右侧凸模B基金项目

6、：国家自然科学基金(50975205)全国大学生创新性实验计划项目(DCSJ08—002)4．坯料5．凹模6．弯曲管件作者简介：宋继顺(1959一)，男，天津理工大学材料科学与工程学院副教授。图1中，通过控制A、B两个凸模的下压速重型机械·7·度来实现在模具不同出口位置金属流动速度(流(1)材料在模具内为等温流动，材料内摩擦量)的控制，从而实现对管材弯曲曲率的控制。旋以及材料与模具摩擦发热忽略不计；转凸模与毛坯的相对角度，实现模具出口管件弯(2)材料流动为非稳定，即流场分布和时间曲方向的改变，可以成形复杂的三维弯曲管件

7、；有关；由于采用单一整体毛坯，成形过程中不存在桥式(3)材料为塑性不可压缩；模具中的焊合缺陷问题，提高了弯曲管件的质量；(4)惯性力、重力等体积力忽略不计。使用润滑剂，有利降低成形载荷，节省动力。2．1几何模型的建立采用DEFORM一3D软件进行数值模拟之前，2有限元模型的建立应首先建立挤压过程的数值模拟模型，模拟模型采用有限元法分析对凸模差速挤压方形弯曲包括：管件的挤压过程时对材料做如下假设。(1)挤压模具三维几何模型，如图2所示。嘲一■图2挤压模具三维几何模型(2)坯料三维几何模型。坯料为带孔方形，方孔大小为50m

8、mx50mm，坯料外形尺寸为120mm×120mm×150mm，如图3所示。图4模拟分析用挤压弯曲管件模具三维模型1．凸模A2．凸模B3．坯料4．芯棒5．凹模性的1100铝合金。模拟采用DEFORM商业软图3坯料三维几何模型件，以刚塑性有限元法把坯料设为塑性体，模具(3)工艺与材料参数。通过三维CAD软件设为刚性体。模拟的初始参数