多通管挤压胀形过程的分析和计算.pdfVIP

第8卷第3期 塑性工程学报 V01．8No．3 2001年9月 Sep-2001 JOURNALOFPI．ASTICITYENGINEERING 多通管挤压胀形过程的分析与计算 (华中理工大学模具技术国家重点实验室430074)夏巨谌 杨雨春 胡国安 李 赞 摘要：挤压力、胀形力和平衡力三者之间的最佳匹配关系是多通管超高压挤压胀形工艺中的关键问题，提m并采 用“应变样条”法建立了这3个成形力问的数学表达式。同时，根据多通管挤压胀形双重非线性的变形特点，建立 了动力分析有限元模型，采用自行开发的程序软件(SMFT)，模拟分析和计算了这3个力的大小及相互匹配关系 对挤压胀形的影响。 关键词：多通管；挤压胀形；模拟分析与计算 中图分类号：TG386 三者问的数学关系式；②不能表达应力与应变的详 1前言 细分布状态，很难分析不同工艺冈素灯挤压胀形过 程的影响；③无法预测缺陷的产生部位及原因。第 近年来，采用原始管坯通过挤压胀形辅以其它 三种方法可以模拟挤压胀形过程中金属的流动情况。 成形工序，取代铸、锻、焊毛坯通过切削加工的生 揭示应力与应变分布状况、壁厚变化情况，不同工 产方法，制造各种复杂空心零件．如各种管接件、 艺因素对成形过程的影响，预测缺陷产生的部位及 汽车和飞机n轮轴、偏心轴、支架、散热器、车架 原因等。 零件等。突破了塑性加工主要是提供毛坯的范畴， 目前，国内采用挤压胀形T艺获得的T形管 向部分取代切削加工、直接生产半成品和成品零件 件，其支管的长径比l／d≤2，当采取多种特殊措施 的方向发展，在汽车、航空航天飞行器和家电等的 后1埘≈2．4，因上艺极不稳定．很难实现批量生 关键零件的生产中得到了愈来愈多的应用。 产。而空词器等产品上用的管接件，其支管的1／d 一3--5。对于这类带有超长支管的T形管件，应当 2挤压胀形的几种研究方法及其比较 采用超高压挤压胀形。一是可提高管材的挤压胀形 时的成形极限；二是寻求挤压力、胀形力和平衡力 对于挤压胀形工艺，一般将多通管作为各种复 三者问的最佳匹配关系，确保支管胀形延伸与主管 杂空心零件的基础件。国内外学者又以T形管作为 压缩变形间的协调关系，从而确保挤压胀形过程的 多通管的典型件，对其挤压胀形工艺进行了多方面 稳定进行。针对上述情况，作者提出了“应变样条 的研究n“。归纳起来，有3种研究方法：①采用 法”并采用该方法和三维弹塑性动力显式有限元法， 理论分析与实验相结合的方法，即通过大量实验数 对T形管挤压胀形过程进行了模拟分析与计算。 据总结出T形管挤压胀形时的参数化的速度场，然 后用能量法及主应力法求解；②采用近似理论分析 3应变样条法及挤压胀形的应变样条 法．这主要是假设变形是轴对称或平面状态，采用 分析 主应力法或上限法求解，并对解析解乘以修正系数 进行修正；③数值模拟与计算，主要是采用有限元 T形管挤压胀形原理如图1所示，在管坯内部 法．并与实验相结合。 作用有胀形压力q．在管坯的两端作片j有挤压力F．， 前两种方法主要是分析挤压胀形平均应力与应