三通管內(nèi)高壓成形仿真分析研究

朱書(shū)建++常雪++蘇海迪++吳量

摘 要：三通管的液壓脹形是通過(guò)金屬材料的軸向補(bǔ)償脹出支管的一種成形工藝，影響其成形效果的因素主要有：內(nèi)壓力、左右進(jìn)給量、摩擦系數(shù)等，本文通過(guò)建立有限元模型對(duì)三通管內(nèi)高壓成形過(guò)程進(jìn)行仿真分析，探究?jī)?nèi)壓力、左右進(jìn)給量、摩擦系數(shù)對(duì)三通管的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：三通管；內(nèi)高壓成形；仿真分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.008

1 引言

近年來(lái)，隨著汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展，人們對(duì)零部件提出質(zhì)量輕，強(qiáng)度高等要求[1]。基于內(nèi)高壓成形技術(shù)具有減輕質(zhì)量、節(jié)約材料；減少零件和模具的數(shù)量，降低模具費(fèi)用；提高強(qiáng)度與剛度等優(yōu)點(diǎn)能滿(mǎn)足人們的要求[2]，故內(nèi)高壓成形技術(shù)得到快速發(fā)展。三通管內(nèi)高壓成形中內(nèi)壓力、左右進(jìn)給量、摩擦系數(shù)，對(duì)其成形效果有很大的影響，故本文首先建立T型三通管的有限元模型，利用DYNAFORM非線(xiàn)性有限元軟件對(duì)T型三通管內(nèi)高壓成形效果影響較大因素進(jìn)行研究。

2 有限元模型

原始管坯長(zhǎng)為114mm，外徑為22mm，管坯厚度為1.5mm，支管直徑為22mm，管坯主管與支管相貫處圓角半徑為8mm，如圖1所示。模具、沖頭和管材均采用殼單元，下模四邊形單元有1551個(gè)，上模四邊形單元有1020個(gè)，左沖頭、右沖頭、下沖頭四邊形單元均有140個(gè)，模型中上模、下模、下沖頭、左右沖頭均設(shè)定為剛體。管坯材料為DQSK，泊松比為0.28，楊氏模量為207GPa，抗拉強(qiáng)度是440MPa。

3 仿真分析

3.1 內(nèi)壓力影響

仿真中摩擦系數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)鋼的摩擦系數(shù)0.125，進(jìn)給量為11mm，內(nèi)壓力分別為25、30、35、40、45MPa的加載路徑進(jìn)行仿真，三通管脹形高度和最小壁厚的仿真結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看錯(cuò)，隨著內(nèi)壓力的增加脹形高度也隨之升高，而最小壁厚卻逐漸減小，這是由于在補(bǔ)料量不變的情況下，而內(nèi)壓力增加可使得材料能更多補(bǔ)送到脹形區(qū)，則脹形高度升高；但內(nèi)壓力增加使材料補(bǔ)送增加卻不能滿(mǎn)足脹形高度所需的材料，故最小壁厚在隨之減小。

3.2 進(jìn)給量影響

仿真中采用摩擦系數(shù)為0.125，內(nèi)壓力為40MPa，進(jìn)給量分別為14、16、18、20、22、24mm的加載路徑進(jìn)行仿真，三通管的脹形高度和最小壁厚的仿真結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，隨著進(jìn)給量的增加脹形高度逐漸升高，最小壁厚也隨之增加。這是因?yàn)樵趦?nèi)壓力不變的情況下，進(jìn)給量增加使得更多材料能補(bǔ)送到脹形區(qū)，則整形高度升高；進(jìn)給量增加使得補(bǔ)送到脹形區(qū)的材料也增加，而內(nèi)壓力不變，則使得最小壁厚也在增大。

3.3 摩擦系數(shù)影響

仿真中采用內(nèi)壓力為40MPa，進(jìn)給量為14mm，摩擦系數(shù)分別為0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16的加載路徑進(jìn)行仿真，其結(jié)果如圖4所示。

從圖中可以看出，隨著摩擦系數(shù)的增加脹形高度在降低，而最小壁厚逐漸升高。這是由于在內(nèi)壓力及進(jìn)給量不變的情況下，摩擦系數(shù)增加使得摩擦阻力增加，無(wú)法將更多的材料補(bǔ)送到脹形區(qū)，則表現(xiàn)為脹形高度降低，進(jìn)而最小壁厚隨之增大。

4 結(jié)論

本文對(duì)T型三通管內(nèi)高壓成形過(guò)程進(jìn)行仿真分析，對(duì)影響三通管成形效果影響較大的參數(shù)進(jìn)行研究，得到：隨著內(nèi)壓力的增加三通管的脹形高度隨之升高，而最小壁厚減??；進(jìn)給量增加則脹形高度隨之升高，最小壁厚也增大；摩擦系數(shù)增大則脹形高度降低，而最小壁厚增大。

參考文獻(xiàn)：

[1]菅小栓，邢小麗.關(guān)于汽車(chē)變速器箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技投資，2017（15）.

[2]林俊峰，苑世劍.汽車(chē)輕量化中的管件液壓成形技術(shù)[J].鍛造與沖壓，2005（04）：58-59.

作者簡(jiǎn)介：朱書(shū)建（1990-），男，山東濟(jì)寧人，碩士研究生在讀，研究方向：汽車(chē)輕量化。