三通管液压成形与模具参数化研究

发布时间：2017-11-08 08:12

  本文关键词：三通管液压成形与模具参数化研究

  更多相关文章： 铝合金 有限元模拟 液压成形 CATIA二次开发 CAA 成形实验

【摘要】：液压成形是一种复杂的整体塑性成形技术。成形管件具有表面精度高、质量轻、装配误差小、节约成本等优点并且在航空、汽车等领域有着极大地应用价值和发展前景。在实际生产中,考虑到模具设计周期长、设计人员修改繁琐等因素,所以,开发三通管液压成形模具的专用参数化设计系统以提高设计效率。本文采用仿真模拟和实验研究相结合的方法,配合模具的参数化设计,针对管径为32mm,壁厚为1mm的LF2M铝合金管件开展液压成形基础性研究。研究内容主要集中在5个方面:(1)为准确测量直径为32mm,壁厚为1mm的LF2M铝合金管件的材料性能,采用单向拉伸实验中的恒速-位移法。一方面通过不拉断试样得到材料的力学性能参数后,推导并计算出该类型试样的塑性应变比r值;并由得到的真实应力应变关系曲线图拟合得到材料的应变硬化指数n值及强度系数k值。另一方面通过拉断试样得到常温下该材料的延伸率δ和抗拉强度ζb。(2)为了得到该类型三通管件各工艺参数对成形效果的影响规律和其成形壁厚分布规律,结合液压成形技术和有限元法,使用Dynaform软件对三通管液压成形开展有限元模拟。结果表明:随着摩擦系数的增大,支管的高度降低而支管的壁厚差增大;随圆角半径的增大,支管的高度增大而支管的壁厚差减小。成形后支管壁厚的分布规律为:以支管顶部中心为视角,沿支管管壁向下壁厚逐渐递增,倒圆角区域的壁厚达到最大。(3)为了获得合理的内压力加载路径,通过对不同内压力加载路径的比较,设计了有初始内压力的单线性加载路径。结果表明:在该加载路径下,当左、右进给量最大位移定为20mm,内压力设定为5MPa-10MPa时,有效支管高度为26.21mm、有效高度截面最小壁厚为0.88mm,均能满足有效支管高度为25mm,最小减薄率不超过25%的成形三通管件。并发现在成形开始时,给予合适的初始内压力能够避免成形中的褶皱现象;过大的内压力终值会导致支管顶部的破裂;在成形中后期,内压力对控制支管高度起主导作用。(4)为了提高模具设计效率、缩短设计周期并方便研究人员对其他管径开展三通管液压成形研究,通过对比不同CATIA二次开发方式,采用CAA作为开发工具,实现三通管液压成形模具参数化设计系统的创建。(5)采用专用的液压成形设备对上述类型的铝合金管材进行实验验证,结果表明:在初始内压力的单线性内压力加载路径下成形的三通管件,不仅与仿真模拟结果相吻合,而且成形效率高,成形质量好,满足三通管件的成形要求。
【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】：TG394;TG76

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