基于试验的型材冷弯成形线型特征研究.pdf

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1、第38卷第4期武汉理工大学学报(交通科学与工程版)Vo1．38NO．42014年8月JournalofWuhanUniversityofTechnologyAug．2O14(TransportationScience＆Engineering)基于试验的型材冷弯成形线型特征研究高峰李培勇崔进茅云生(高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学)”武汉430063)(武汉理工大学交通学院武汉430063)摘要：船舶型材冷弯成形加工过程中，逐段进给弯曲加工方式下塑性变形区的成形线型对于整体加T质量和效率的提高具有

2、重要意义．针对成形线型的特点，采用正交多项式最小二乘拟合方法，分别拟合成形线型中的直线和曲线部分，分析两部分线型的特征，进一步，采用椭圆和抛物线逼近线型的曲线段，分析塑性变形区的线型特征，取得了有意义的结论．关键词：冷弯成形加工；塑性变形；成形线型；曲线拟合中图法分类号：U671．3doi：10．3963／．issn．2095-3844．2014．04．044型材弯曲成形加工是船舶制造过程中的一项生塑性变形，呈现为曲线形状，两端各有一段至少基本工作，目前主要采用手工操作、数控等方法控r长约的型材在卸载后发生

3、回弹，为弹性变形区，制加工过程lJ]，以便获得符合装配要求的型材构o近似表现为直线．整体上看，经过弯曲加T，加工件．加工中，无论采用那种成形控制方法，一般采段成形线型的曲率半径由中间部分向两端逐渐增用逐段进给弯曲成形．因此，各加工段塑性变形区的成形线型，作为成形形状的基本单元，是影响整大，最后变为直线．三支点肋骨冷弯机采用的弯曲原理_3]见图1．根零件加工质量和效率的关键，从而颇受关注．型材成形加工是非常复杂的弹塑性变形过三支点弯曲原理示意图程，试验研究仍然是最为准确可靠的研究方法，文骨中通过试件的弯曲试验

4、，分析试件的两侧支点问的成形线型，研究塑性变形区成形线型的特征．本文基于三支点弯曲原理的冷弯成形试验进行研究．1塑性变形区简介图1理想塑性材料三支点弯曲原理示意图根据文献E23的结论，采用三支点弯曲方法2试验时，理想塑性材料型材塑性变形区的宽度S为S—L／3(1)试验在武汉理工大学研制的肋骨冷弯机上完式中：L为支点间距．成，该机采用三支点加载方法进行成形加工l4]．试r验机在工作中，中机架上的中夹头夹住待弯型材其他性质的材料塑性变形区的宽度s<．O的腹板作前后运动，相对位移为中机架行程S；侧由此可见，三支点

5、弯曲方法弯曲加工肋骨等型材机架上的侧夹头夹紧型材腹板，并围绕其轴心转零件时，对于一个加工段，中间长为S的型材发动；通过机架上的组合运动，对行程施加弯曲载收稿日期：2Ol4一O3—12高峰(1989一)：男，硕士生，主要研究领域为船舶制造国家自然科学基金项目资助(批准号：51179145)·902·武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2014年第38卷如前所述，在两侧支点之间，成形线型有直线述研究的基础上，进一步对曲线段进行研究．根据和曲线2部分组成，其中塑性变形区的线型为曲前文的结论，成形线型具有二次曲线的

6、特征，因此线，且在一个弯曲加工段内为单向弯曲，曲线部分进一步采用椭圆和抛物线对曲线进行逼近分析．没有极值点，因此利用上述方法将成形线型分成椭圆和抛物线拟合曲线均采用最小二乘法原理．2段：直线段和曲线段，见图4．对1O个试验结果考虑到成形线型具有相同的特征，选取一个进行分析后，其结果见表1．结果分析显示，曲线试件的线型作为实例来进行说明．采用椭圆和抛具有如下特征．物线对曲线进行逼近的结果见图5，误差比较见1)平直部分平直段函数表达式的二次项表2．由此可得：(1)对于成形线型的中间部分的和三次项系数的数量级分别

7、为1O一，1O，与一曲线段部分)，对比逼近误差，椭圆方法更接近曲次项系数相比为高阶无穷小，表明该部分线型可线中间部分的线型；(2)在成形线型的两端的直线近似为直线，可以用一次函数来描述．段部分)，椭圆逼近的误差较大，但是抛物线逼近2)曲线部分曲线段的表达式中，三次项系结果误差变化不是很明显．数与二次项、一次项系数相比为高阶无穷小，这表0采样点局部放大一一椭圆逼近曲线明曲线段的表达式的最高次一般不超过三次，该。．。—。————竺三竺三竺竺蜘部分线型可近似为二次曲线．：／一一20／0直线段／曲线段l-．2圭一6

8、0／．／】】0l30l5017Ol902l0一120b1局部放人图5某试件成形线型曲线逼近结果图4型材线型分段图表2某试件成形线型椭圆逼近以及抛物线表1基于正交多项式最小二乘逼近表达式逼近的误差计算结果Him表3为1O个试件的椭圆与抛物线逼近成形线型的最大误差．由表3可见：(1)椭圆和抛物线逼近线型的误差变化范围较大，且其中大部分的逼近误差超过1mm；(2)比较2种方法，椭圆逼4椭圆、抛物线逼近近的最大误差的绝对