挤压-弯曲一体化成型装置及对型材弯曲成形性能的影响

摘要

铝合金弯曲型材在汽车车身结构上的使用越来越广泛，符合汽车轻量化的要求，是汽车工业发展的重要方向之一。汽车车身减重在轿车轻量化进程中占有重要的地位。以弯曲型材为框架的汽车车身机构，既降低了自身的重量，又在汽车碰撞过程中更充分的吸收能量，提高了汽车的安全性。制造弯曲型材关键技术在于如何实现型材的高精度弯曲成形。目前世界各国主要生产弯曲型材的生产工艺还一直停留在分为挤压和弯曲两步的阶段。
　　 结合挤压-弯曲一体化成型理论，利用挤压-弯曲一体化成型技术，通过改造传统挤压机、增加弯曲装置，充分利用挤压余热和挤压机推力，可以实现挤压-弯曲一体化成型。通过计算机编程对挤压和弯曲设备进行控制，可以准备、方便的操作和记录相关数据。
　　 本文建立了型材挤压-弯曲一体化成型的力学计算模型，在仿真软件DEFORM-3D中建立仿真计算的有限元模型，分别计算并与实验测量数据对比，验证有限元仿真模型的准确性。通过仿真计算，研究弯曲机构中辊轮的不同参数对型材的挤压-弯曲一体化成型的影响，总结出辊轮直径的大小、外形和尺寸、辊轮的移动速度和轨迹对型材的挤压-弯曲一体化成型的影响规律，优化了辊轮的设计。
　　 利用仿真计算优化过的辊轮参数，设计、制造、安装了弯曲机构，经过调试后，可以实现型材的挤压-弯曲一体化成型，并与传统拉弯工艺生产出的弯曲型材做对比，新工艺避免传统弯曲工艺存在的型材外壁减薄破裂及截面畸变等成型缺陷，有效降低了型材弯曲成形后的回弹量，改善了型材的表面质量，减少了生产成本，缩短了生产时间，并可以提高弯曲型材的机械性能和性能的稳定性。证明了有限元方法可用于型材的挤压-弯曲一体化成型过程中的优化研究，对实际的弯曲型材生产过程有一定的指导意义。