型材拉彎成形的數(shù)值模擬與北京拉彎廠工藝參數(shù)優(yōu)化

• 2023-04-18
• 拉彎加工廠家

隨著航空航天、汽車和高速列車等工業(yè)的快速發(fā)展，零件大型化、整體化趨勢明顯，大型型材零件的使用日漸增多，主要制造工藝之一的拉彎成形也受到越來越多的關(guān)注。型材的截面形狀類型多、差異大，不同形狀和彎曲尺寸的型材拉彎過程中出現(xiàn)的問題不盡相同，除存在起皺、拉裂和回彈等與板材成形相同的缺陷外，還存在著截面畸變和縱向扭曲等特殊問題，質(zhì)量控制難度加大。

大尺寸中空截面的異型型材在拉彎過程中，因其空心、薄壁、不對稱等特點，易出現(xiàn)截面畸變、外緣破裂、卸載回彈和回彈后扭轉(zhuǎn)等問題，成形精度難以保證。有限元數(shù)值模擬是一種成形工藝優(yōu)化技術(shù)，已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中得到廣泛應(yīng)用，可以有效縮短生產(chǎn)周期，降低試錯法的生產(chǎn)成本，提高加工準(zhǔn)確性。采用型材拉彎成形的數(shù)值模擬與北京拉彎廠工藝參數(shù)優(yōu)化對型材拉彎工藝過程進(jìn)行分析，可以優(yōu)化加載方式、加載速度等工藝參數(shù)，減小和預(yù)防截面畸變等缺陷，為實際生產(chǎn)中制定成形工藝規(guī)范提供可靠的依據(jù)。

針對航天工業(yè)中應(yīng)用的大尺寸開口型材零件成形中出現(xiàn)的問題，設(shè)計了適用的模具，輔以內(nèi)加填充物的成形方法，采用軟件對其拉彎過程進(jìn)行數(shù)值模擬和工藝參數(shù)優(yōu)化，有效地減小了截面畸變，并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，提出了合理的加載成形方式，對生產(chǎn)實踐進(jìn)行指導(dǎo)。

型材拉彎是指型材在彎曲的同時施加切向拉力，以克服內(nèi)側(cè)的起皺及發(fā)送截面內(nèi)的應(yīng)力分布以減少回彈，提高成形精度。拉彎成形可以分為由力控制的拉彎成形和由位移控制的拉彎成形。從使用的設(shè)備上看，由力控制的拉彎成形通?？梢苑譃橹边M(jìn)臺面拉彎成形、轉(zhuǎn)臂式拉彎成形及轉(zhuǎn)臺式拉彎成形三種方式。

實際生產(chǎn)中經(jīng)常采用拉－彎和拉－彎－拉的加載方式。拉－彎－拉加載模式的優(yōu)點是回彈量較小，能夠消除材料的初始變形，殘余應(yīng)力較小，對收邊拉彎能有效地防止腹板失穩(wěn)起皺；缺點是補(bǔ)拉過程受摩擦力的影響，材料受力不均勻造成變形不均勻，并且增大了截面畸變。

拉－彎方法同樣能夠消除材料的初始變形，有效地防止失穩(wěn)起皺，同時操作更為簡單，不受摩擦力的影響；缺點是回彈量較大。

目前對拉彎的研究主要采用解析計算法、試驗分析法和數(shù)值模擬3種方法，由于型材拉彎成形的復(fù)雜性，理論解析時需要作許多假設(shè)，不涉及截面形狀的變化，因而理論解析方法有一定的局限性，不足以指導(dǎo)實際生產(chǎn)。而單純的實驗研究費用貴且周期長。采用數(shù)值模擬對工藝過程進(jìn)行仿真研究，可縮短生產(chǎn)周期，降低試驗試錯的生產(chǎn)成本，提高加工準(zhǔn)確性。