铝型材拉弯成形工艺优化研究

admin · 发表于 2022-9-4 19:25:20

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近年来由于轻量化的需求铝合金型材零件在航空航天和汽车等多种工业领域得到越来越多的应用，其主要成形方法之一的拉弯成型工艺，成为现代塑性加工技术的一个重要发展方向，其成形缺陷的预测与控制也成为当前迫切需要解决的难题。但拉弯成形是一种受截面形状、材料性能和工艺参数等众多因素交互作用的复杂成形过程，单纯地采用试验研究和理论解析方法，难以得到理想的拉弯成形工艺设计解决方案。因此，基于有限元方法的数值模拟技术越来越多地用于定量分析型材拉弯成形机理，预测成形缺陷并对成形参数进行优化。本文首先阐述了塑性成形的特点和理论，在此基础上对闭截面型材拉弯成形进行了研究，分析了不同加载方式下型材的变形应力、应变关系。针对所研究的两种铝型材AA6060-T4和AA6082-T5，通过拉伸试验获取了材料性能参数。建立了型材拉弯有限元数值模拟模型，对涉及的一些关键题目进行了系统的研究。基于Hill’48各向异性屈服准则建立了型材弹塑性本构方程，选择了动态显式分析的简单、高效的BT壳单元数学模型根据拉弯成形的运动特点确定了载荷边界条件，并建立了滑动试验系统，获取了型材与拉弯模间的摩擦系数。基于有限元模拟分析，系统研究了拉弯成形过程中的应力和应变场的分布规律及随变形过程的变化发展，分析了成形中截面畸变产生的规律，在此基础上提出了拉弯成形过程中弯曲变形区、弯曲成形区和拉伸变形区三个变形区的概念；分析了工艺参数对壁厚减薄率的影响；在综合研究预拉率及补拉率对型材截面尺寸精度、整体曲率精度和变薄控制的影响效果基础上，确定了合理的预拉率及补拉率，为生产中工艺参数的选择提供了参考。针对型材拉弯中截面畸变影响成形质量的题目，研究了减小截面畸变的工艺措施，通过数值模拟和试验，对矩形中空截面铝型材充内压工艺用以提高截面形状保持性的可行性和有效性进行了分析。建立了型材拉弯成形的验证试验系统并对AA6082-T5型材拉弯成形进行了实验研究。模拟结果在大多数情况下和实验结果相吻合，证明本文提出的数值模拟模型的合理性。探讨了一种基于遗传算法的和优化技术的模具型面补偿方法用于减小成形过程中的回弹量，并编制了程序。

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