多模具约束下管材数控弯曲成形数值模拟研究

发布时间：2017-10-11 07:35

  本文关键词：多模具约束下管材数控弯曲成形数值模拟研究

  更多相关文章： 0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管 模具组合 成形参数 成形质量 成形极限

【摘要】：随着现代工业技术的发展,数控弯管技术正朝着高精度、高效率和低成本的方向发展,而管材数控弯曲成形是多模具约束下的复杂过程,成形参数选取不当容易产生各种成形缺陷。0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管为航空航天领域常用导管,但其强度高、延伸率低、屈弹比大等特点,使其具有成形难度大、成形质量差等问题。为此,本文以0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管为研究对象,模拟分析了不同模具组合、工艺参数及材料参数对其数控弯曲成形质量的影响规律,并获得了其数控弯曲的成形极限,研究结果对实际生产具有重要的指导作用。主要研究内容及结果如下:基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了不同模具组合下的0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲三维弹塑性有限元模型,采用建立的有限元模型,模拟分析了不同模具组合对管材数控弯曲成形的应力应变分布、壁厚变化和截面畸变的影响规律,并确定了最佳的模具组合为弯曲模+压块+夹块+芯棒。在最佳的模具组合下,研究分析了工艺参数对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量的影响规律,并获得了工艺参数的合理取值。结果表明:(1)壁厚减薄率随着芯棒与管材的间隙Cm、弯曲模与管材间的摩擦系数fb、压块与管材间的摩擦系数fp和助推块速度vp的增大或压块与管材的间隙Cp、芯棒与管材间的摩擦系数fm和芯棒伸出量e的减小而减小;而随着弯曲模与管材的间隙Cb的增大先减小后增大。(2)壁厚增厚率随着芯棒与管材的间隙Cm、压块与管材间摩擦系数fp和助推块速度vp的增大或压块与管材的间隙Cp的减小而增大;随着弯曲模与管材的间隙Cb的增大先减小后增大;而弯曲模与管材间的摩擦系数fb、芯棒与管材间的摩擦系数fm和芯棒伸出量e对壁厚增厚率影响不大。(3)截面畸变率随着芯棒与管材的间隙Cm、弯曲模与管材的间隙Cb、压块与管材的间隙Cp和芯棒与管材间的摩擦系数fm的增大或弯曲模与管材间的摩擦系数fb、压块与管材间的摩擦系数fp、助推块速度vp和芯棒伸出量e的减小而增大。(4)综合考虑各工艺参数对管材数控弯曲成形壁厚变化和截面畸变的影响,Cm、Cb、Cp、fm、fb、fp、vp和e的合理取值分别为0.075mm、0.1mm、0.05mm、0.05、0.25、0.25、1.0vp和1.0mm。在最佳的模具组合和合理的工艺参数取值下,研究分析了材料参数对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量的影响规律。结果表明:(1)壁厚减薄率随着厚向异性指数r和强度系数K的增大或硬化指数n和泊松比v的减小而减小;而屈服应力s?对壁厚减薄影响不大。(2)壁厚增厚率随着厚向异性指数r和强度系数K的增大或硬化指数n的减小而减小;而泊松比v和屈服应力s?对壁厚增厚率影响不大。(3)截面畸变率着随厚向异性指数r、强度系数K和硬化指数n的增大先减小后增大;随着屈服应力s?的增大而增大;而泊松比v对截面畸变率的影响不大。提出了管材数控弯曲成形极限的确定方法,并在最佳的模具组合和合理的工艺参数下确定了规格为?6.35mm?0.41mm的0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管的最小相对弯曲半径为2.0。
【关键词】：0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管 模具组合 成形参数 成形质量 成形极限
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 管材弯曲成形方法及成形特点10-17
• 1.2.1 管材弯曲成形方法10-15
• 1.2.2 管材弯曲成形特点15-17
• 1.3 管材弯曲成形壁厚变化和截面畸变的研究现状17-19
• 1.4 管材弯曲成形极限的研究现状19
• 1.5 选题背景及意义19-20
• 1.6 研究方案和内容20-22
• 1.6.1 研究方案20
• 1.6.2 研究内容20-22
• 第二章 金属塑性成形基本理论及弹塑性有限元法22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 金属塑性成形力学基础22-25
• 2.2.1 物体构型和运动的描述22-23
• 2.2.2 应力分析23-25
• 2.2.3 应变分析25
• 2.3 弹塑性有限元法25-28
• 2.3.1 弹塑性有限元模型26
• 2.3.2 屈服准则26-27
• 2.3.3 算法的选取27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 管材数控弯曲成形有限元建模及成形质量指标29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 管材数控弯曲成形有限元模型的建立29-32
• 3.2.1 几何模型的建立29-30
• 3.2.2 材料模型的建立30
• 3.2.3 单元类型的确定30-31
• 3.2.4 接触条件设置31-32
• 3.2.5 边界条件定义32
• 3.3 管材数控弯曲成形质量指标32-33
• 3.3.1 壁厚变化32-33
• 3.3.2 截面畸变33
• 3.4 有限元模型的验证33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 不同模具组合下管材数控弯曲成形质量研究35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 不同模具组合下管材数控弯曲成形应力应变分析35-39
• 4.2.1 应力分析36-38
• 4.2.2 应变分析38-39
• 4.3 不同模具组合下管材数控弯曲成形质量分析39-41
• 4.3.1 壁厚变化分析40
• 4.3.2 截面畸变分析40-41
• 4.4 模具组合的确定41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 管材数控弯曲成形质量及成形极限研究42-59
• 5.1 引言42
• 5.2 工艺参数对管材数控弯曲成形质量的影响42-50
• 5.2.1 间隙对管材数控弯曲成形质量的影响42-45
• 5.2.2 摩擦对管材数控弯曲成形质量的影响45-48
• 5.2.3 压块助推速度对管材数控弯曲成形质量的影响48-49
• 5.2.4 芯棒伸出量对管材数控弯曲成形质量的影响49-50
• 5.3 材料参数对管材数控弯曲成形质量的影响50-55
• 5.3.1 厚向异性指数的影响50-52
• 5.3.2 强度系数的影响52-53
• 5.3.3 硬化指数的影响53
• 5.3.4 泊松比的影响53-54
• 5.3.5 屈服应力的影响54-55
• 5.4 管材数控弯曲成形极限研究55-57
• 5.4.1 管材数控弯曲成形极限的确定方法55-56
• 5.4.2 0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形极限56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65

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本文编号：1011300