三通管內(nèi)高壓成形仿真分析研究

朱書建++常雪++蘇海迪++吳量

摘 要：三通管的液壓脹形是通過金屬材料的軸向補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，本文通過建立有限元模型對三通管內(nèi)高壓成形過程進(jìn)行仿真分析，探究內(nèi)壓力、左右進(jìn)給量、摩擦系數(shù)對三通管的影響規(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，隨著汽車行業(yè)快速發(fā)展，人們對零部件提出質(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，降低模具費用；提高強(qiáng)度與剛度等優(yōu)點能滿足人們的要求[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非線性有限元軟件對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，上模四邊形單元有1020個，左沖頭、右沖頭、下沖頭四邊形單元均有140個，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，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，這是由于在補料量不變的情況下，而內(nèi)壓力增加可使得材料能更多補送到脹形區(qū)，則脹形高度升高；但內(nèi)壓力增加使材料補送增加卻不能滿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。這是因為在內(nèi)壓力不變的情況下，進(jìn)給量增加使得更多材料能補送到脹形區(qū)，則整形高度升高；進(jìn)給量增加使得補送到脹形區(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，無法將更多的材料補送到脹形區(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T型三通管內(nèi)高壓成形過程進(jìn)行仿真分析，對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，而最小壁厚減小；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)于汽車變速器箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析與優(yōu)化設(shè)計[J].中國科技投資，2017（15）.

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

作者簡介：朱書建（1990-），男，山東濟(jì)寧人，碩士研究生在讀，研究方向：汽車輕量化。