機械設計與制造：斜面沖頭對橡膠脹形三通管件的成形效果影響研究
2022-11-04【作 者】鄒錢生;劉斌
【引 言】
多通管在工業(yè)上的用途極為廣泛，是各種中高壓管路中不可或缺的基礎(chǔ)元件之一，在石油、化工、天然氣、礦粉輸送、核電工程的管路系統(tǒng)等方面有著廣泛的應用。目前，內(nèi)高壓脹形是生產(chǎn)多通管的主要形式，按使用模具的不同可以分為剛性模脹形、液壓脹形、塑性體脹形和彈性體脹形[1]。剛性模脹形工藝，其模具結(jié)構(gòu)復雜，不便于加工復雜零件。液壓脹形工藝，其工藝循環(huán)周期長、密封條件要求苛刻。塑性體脹形工藝復雜且周期長。而彈性體(聚氨酷橡膨脹形工藝具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、成形精度高且質(zhì)量好等優(yōu)點。內(nèi)高壓脹形三通管是管坯在內(nèi)壓、軸向補料、徑向反壓和模具約束共同作用下，依靠材料的塑性性能成形[6,8,10]。為了提高三通管件的成形質(zhì)量，人們提出了模糊算法、自適應控制技術(shù)甚至多目標優(yōu)化求解，來解決多目標、多工藝參數(shù)優(yōu)化問題[2-5]，但是實際實施的難度較大且成本較高。模具結(jié)構(gòu)是影響三通管件成形質(zhì)量的重要因素[4]。目前的研究，主要集中在凹模過渡圓角半徑的大小和模具型腔曲面的形狀對成形質(zhì)量的影響方面，而對模具沖頭的研究則相對較少。擬通過研究不同形式的模具沖頭和位移控制軸向沖頭和反壓沖頭折線進給來提高管件成形質(zhì)量。
【結(jié) 論】
（1）建立三通管有限元模型。采用具有斜坡端面特征的模具沖頭成形的三通管件，在支管高度及壁厚均勻性方面都優(yōu)于普通沖頭的成形的三通管件。隨著沖頭斜度增大，三通管壁厚的變化規(guī)律是壁厚增厚薄率逐漸減小，壁厚減薄率先減小后增加，在10o時壁厚減薄最小。因此，沖頭斜度α=10o時三通管的成形質(zhì)量最好。
（2）把整個脹形過程分為n個階段，最終的加載路徑由每個階段的軸向沖頭和反壓沖頭的最優(yōu)匹配組成。通過折線加載路徑成形的三通管件，壁厚最小壁厚減薄率控制在12%時，支管高度可達17.64mm，優(yōu)于直線加載路線成形的三通管。
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