管材内高压成形变形模式研究

摘要

基于薄壳理论分析管材胀形变形机理,确定与管坯几何尺寸相关的长、短管坯变形模式的界限划分表达式,并给出相应的成形内压力学模型。为薄壳理论在管材成形工艺研究中的应用,以及实际成形工艺中对成形内压的准确预测提供参考依据。研究表明,当管材胀形区长度小于管坯几何参量所确定的某临界值时,胀形区端部支撑条件对成形内压会产生影响,且随着胀形区长度的缩短影响逐渐剧烈;而当胀形区长度超过临界值时,成形内压不再受胀形区长度增加而发生变化。通过数值模拟与工艺试验对长、短管坯变形模式的准确性进行验证。数值模拟证实由于理论模型的刚端假设使内压计算值比实际偏大。设计与力学模型相匹配的典型零件、模具结构和工艺流程,得到成形过程中内压与变形形状的对应数据,与理论模型进行对比分析,讨论两种模型的区别及误差产生的原因。