论文摘要：薄壁小半径弯头弯胀成形技术研究

 

薄壁小半径弯头由于具有体积小、强质比高、空间与材料利用率高等特点，作为管路连接件能减轻管路系统重量、使管路布局更加紧凑，这符合当今航空航天产业发动机等核心部件集成化、小型化、轻量化的发展趋势，因此得到了广泛的应用。目前，能够通过整体制造成形的弯头，通常其相对弯曲半径r/D≥1.5，而使用价值更大的相对弯曲半径r/D≤1的弯头只能通过传统的半管对焊成形，带来成形精度差、使用性能低下等问题。本文针对这个制造难题，提出了弯胀成形工艺，通过将管材数控弯曲技术与管材充液成形技术相结合，来实现薄壁小半径弯头的整体成形。

本文的基本研究思路是：基于采用动态显示算法与弹塑性本构关系的有限元方法，建立弯胀成形工艺中预成型和终成形的有限元模型；基于正交试验法的正交原理与数据处理，优化预成型和终成形的工艺参数，确定工艺路线；根据有限元分析得出的结论，组织弯胀成形工艺实验，并将实验结果与有限元模拟结果进行比对。

具体研究内容还包括：通过零件分析，建立了预成型形状参数的范围公式；根据管坯的受力情况，分析了工艺参数对管材数控弯曲成形的影响；通过自由胀形试验，选取了充液成形模具型面的过渡段类型；讨论了自进给现象对充液成形工艺的影响。

研究结果表明：采用数值分析方法模拟弯胀成形工艺过程是可行且可靠的；弯胀成形工艺能够用于制造相对弯曲半径r/D≤1的薄壁小半径弯头。

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