CN117371296B - 型材拉弯成形的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种型材拉弯成形的工艺方法,包括:采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法,建立型材的拉弯成形的有限元模型;对型材进行拉弯成形的有限元仿真,并通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材的回弹量的影响,并确定型材的拉弯工艺参数,并计算出型材拉弯后的回弹最大距离H1,型材回弹后的内型面与弯曲样板模具之间的间隙为h,判断是否满足H1≤h;根据型材的拉弯工艺参数,对型材进行拉弯试验;对拉弯试验完成后的型材的回弹最大距离H2进行测量,并判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材拉弯成形的精度要求,若H2>h,则不满足型材拉弯成形的精度要求,需重新确定型材的拉弯工艺参数。以优化现有技术中的型材拉弯成形的工艺方法。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工制造技术领域,具体而言,涉及一种型材拉弯成形的工艺方法。
背景技术
目前,在拉弯成形工艺成形后屈服比高的弯曲零件广泛应用在航空、航天、 武器装备、汽车等交通工具领域。随着新材料的引入以及高端装备大运力、低能耗和长寿命的要求不断提高,型材的拉弯成形具有以下问题:如高强铝锂合金和钛合金等高性能材料,其挤压型材室温变形抗力大、成形极限低,导致冷拉弯回弹大,成形过程型材极易断裂;同时新淬火态铝合金析出硬化,导致回弹随时效时间变化,成形质量不稳定。
发明内容
本发明提供了一种型材拉弯成形的工艺方法,以优化现有技术中的型材拉弯成形的工艺方法。
为了解决上述问题,本发明提供了一种型材拉弯成形的工艺方法,包括:采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法,建立型材的拉弯成形的有限元模型;对型材进行拉弯成形的有限元仿真,并通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材的回弹量的影响,并确定型材的拉弯工艺参数,并计算出型材拉弯后的回弹最大距离H1,型材回弹后的内型面与弯曲样板模具之间的间隙为h,判断是否满足H1≤h;根据型材的拉弯工艺参数,对型材进行拉弯试验;对拉弯试验完成后的型材的回弹最大距离H2进行测量,并判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材拉弯成形的精度要求,若H2>h,则不满足型材拉弯成形的精度要求,需重新确定型材的拉弯工艺参数。
进一步地,采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法包括:利用轨迹方程对型材进行位移控制加载,轨迹方程的公式如下:
;
;
其中,x、y分别为型材和拉弯模具连接控制点的横坐标、纵坐标,R为型材的弯曲半径,l为型材的初始长度,Δl为型材的预拉伸量,α为型材包覆过程中型材与拉弯模具的当前包覆角。
进一步地,型材的拉弯成形的有限元模型包括:将型材的材料设置成变形体,将夹头和拉弯模具的材料均设置成离散刚体,并划分型材、夹头和拉弯模具的网格密度;定义型材的材料特性,并选用型材的材料破裂判据;将型材的拉弯过程设置成预拉伸-弯曲贴模-补拉伸三个分析步,并将每个分析步的时间依次设定为1s、15s、1s;采用隐式模块分析结构件卸载过程,计算型材的回弹量,并设置回弹分析步,回弹分析步的时间设置成1s;对型材、夹头和拉弯模具分别进行边界约束,并利用轨迹方程对夹头施加运动载荷。
进一步地,定义型材的材料特性,并选用型材的材料破裂判据包括:将型材的密度设定为2.7g/cm3、型材的弹性模量设定为75GPa、型材的泊松比设定为0.33;型材的材料破裂判据选用Johnson-Cook Damage模型。
进一步地,对型材、夹头和拉弯模具分别进行边界约束包括:对拉弯模具采用x方向移动、y方向移动、z方向移动、中心对称截面x方向移动、x方向和y方向的转动的固定约束;对型材采用轴向x移动、y转动和z转动的固定约束;对夹头与型材采用绑定约束。
进一步地,通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材的回弹量的影响包括:根据有限元模型对型材进行拉弯的有限元仿真;在有限元仿真完成后,分析不同型材的预拉伸量、补拉伸量及摩擦系数对型材回弹量的影响。
进一步地,对型材进行拉弯试验包括:安装型材和拉弯模具;对夹头的运动轨迹进行采集;输入型材的预拉伸力、预拉伸量、补充拉伸力及补拉伸量;通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式,利用拉弯机对型材进行拉弯。
进一步地,对夹头的运动轨迹进行采集包括:利用拉弯机的转臂带动细钢丝模拟拉弯成形运动轨迹并记录;利用获取的运动轨迹对型材的弯曲成形过程进行位移控制。
进一步地,预拉伸力的计算公式如下:
;其中,/>为材料屈服强度;A为型材的截面积;
预拉伸量的计算公式为:
;其中,/>为材料屈服应变;/>为型材的坯料长度;
补充拉伸力的计算公式为:
;其中,/>为材料抗拉强度;
;其中,/>为补拉应变。
进一步地,通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式对型材进行拉弯包括:在预拉伸阶段,通过拉弯机将型材水平拉伸至屈服载荷;在弯曲阶段,在保持预拉伸阶段拉伸量的情况下,通过拉弯机将型材沿拉弯模具型面弯曲;在补拉伸阶段,在保持预拉伸量及弯曲情况下,通过拉弯机将型材沿拉弯模具切线方向进行补拉伸。
进一步地,对型材进行拉弯试验还包括:在型材和拉弯模具表面均匀涂抹润滑剂;利用拉弯机的夹头夹持住型材两端,使型材与拉弯模具型面接触。
应用本发明的技术方案,提供了一种型材拉弯成形的工艺方法,包括:采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法,建立型材的拉弯成形的有限元模型;对型材进行拉弯成形的有限元仿真,并通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材的回弹量的影响,并确定型材的拉弯工艺参数,并计算出型材拉弯后的回弹最大距离H1,型材回弹后的内型面与弯曲样板模具之间的间隙为h,判断是否满足H1≤h;根据型材的拉弯工艺参数,对型材进行拉弯试验;对拉弯试验完成后的型材的回弹最大距离H2进行测量,并判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材拉弯成形的精度要求,若H2>h,则不满足型材拉弯成形的精度要求,需重新确定型材的拉弯工艺参数。采用上述方案,首先根据有限元模型对型材进行拉弯成形的仿真,通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材的回弹量的影响,从而能够确定型材的拉弯工艺参数,随后判断是否满足H1≤h,如果满足H1≤h,证明型材的拉弯工艺参数满足型材拉弯成形的精度要求;然后根据有限元仿真得到的型材的拉弯工艺参数对型材进行拉弯试验,拉弯试验完成后判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材拉弯成形的精度要求,即得到了实际需求的型材弯曲件。其中,型材回弹后的内型面是指型材和弯曲样板模具相贴一侧的弧面。利用本方案的型材拉弯成形的工艺方法,可以避免或减少型材的开模、试模工作,减少生产成本的同时明显缩短开发周期。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明的实施例提供的型材拉弯成形的工艺方法的流程图;
图2示出了本发明的实施例提供的型材的截面图;
图3示出了本发明的实施例提供的位移控制加载轨迹方程的示意图;
图4示出了本发明的实施例提供的型材回弹后的内型面和弯曲样板模具的示意图;
图5示出了本发明的实施例提供的型材安装在拉弯机上的示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、型材;11、内型面;
20、弯曲样板模具;
30、拉弯模具;
40、拉弯机;41、转臂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示,本发明的实施例提供了一种型材拉弯成形的工艺方法,包括:采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法,建立型材10的拉弯成形的有限元模型;对型材10进行拉弯成形的有限元仿真,并通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材10的回弹量的影响,并确定型材10的拉弯工艺参数,并计算出型材10拉弯后的回弹最大距离H1,型材10回弹后的内型面11与弯曲样板模具20之间的间隙为h,判断是否满足H1≤h;根据型材10的拉弯工艺参数,对型材10进行拉弯试验;对拉弯试验完成后的型材10的回弹最大距离H2进行测量,并判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材10拉弯成形的精度要求,若H2>h,则不满足型材10拉弯成形的精度要求,需重新确定型材10的拉弯工艺参数。
采用上述方案,首先根据有限元模型对型材10进行拉弯成形的仿真,通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材10的回弹量的影响,从而能够确定型材10的拉弯工艺参数,随后判断是否满足H1≤h,如果满足H1≤h,证明型材10的拉弯工艺参数满足型材10拉弯成形的精度要求;然后根据有限元仿真得到的型材10的拉弯工艺参数对型材10进行拉弯试验,拉弯试验完成后判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足型材10拉弯成形的精度要求,即得到了实际需求的型材10弯曲件。其中,型材10回弹后的内型面11是指型材10和弯曲样板模具20相贴一侧的弧面。利用本方案的型材10拉弯成形的工艺方法,可以避免或减少型材10的开模、试模工作,减少生产成本的同时明显缩短开发周期。
需要说明的是:本方案采用ABAQUS/Explicit显式动态分析的方法开展拉弯仿真。ABAQUS/Explicit所需要的时间增量步很小,并且增量步的大小只依赖于模型的最高固有频率,与载荷的类型以及持续的时间无关,每个增量步的计算成本相对较低。采用动力学方程的中心差分算法,不用直接求解切线刚度,不需要进行平衡迭代,计算速度快,也不存在收敛问题。其最大优点是有较好的稳定性。
其中,如图3所示,采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法包括:
利用轨迹方程对型材10进行位移控制加载,轨迹方程的公式如下:
;
;
其中,x、y分别为型材10和拉弯模具30连接控制点的横坐标、纵坐标,R为型材10的弯曲半径,l为型材10的初始长度,Δl为型材10的预拉伸量,α为型材10包覆过程中型材10与拉弯模具30的当前包覆角。
采用上述的轨迹方程对型材10进行位移控制加载,这样更能贴合实际的型材10拉弯工艺。
进一步地,型材10的拉弯成形的有限元模型包括:将型材10的材料设置成变形体,将拉弯机的夹头和拉弯模具30的材料均设置成离散刚体,并划分型材10、夹头和拉弯模具30的网格密度;定义型材10的材料特性,并选用型材10的材料破裂判据;将型材10的拉弯过程设置成预拉伸-弯曲贴模-补拉伸三个分析步,并将每个分析步的时间依次设定为1s、15s、1s;采用隐式模块分析结构件卸载过程,计算型材10的回弹量,并设置回弹分析步,回弹分析步的时间设置成1s;对型材10、夹头和拉弯模具30分别进行边界约束,并利用轨迹方程对夹头施加运动载荷。这样设置,能够节省计算时间。
在本实施例中,定义型材10的材料特性,并选用型材10的材料破裂判据包括:将型材10的密度设定为2.7g/cm3、型材10的弹性模量设定为75GPa、型材10的泊松比设定为0.33;型材10的材料破裂判据选用Johnson-Cook Damage模型。
在本方案中,选取弹塑性材料模型来描述2195-O态铝锂合金型材10的材料特性。在ABAQUS材料模型中,将型材10的密度设定为2.7g/cm3、型材10的弹性模量设定为75GPa、型材10的泊松比设定为0.33以及塑性阶段应力-应变关系。
材料破裂判据选用Johnson-Cook Damage(J-C)模型:
;
其中,材料破裂判断点设置为0.12,即对应2195-O态铝锂合金型材10的延伸率12%。J-C模型中的D1~D5为节点参数,D1表示断裂应变随着静应力张量的变化,D2表示增加的应变率对失效应变的影响,D3表示材料延性的热软化效应,D4表示有效塑性应变率与参考应变率的比值;D5是无量纲温度,在绝热温度下,假定所有的内部塑性作用都转换成了温度的变化。
具体地,对型材10、夹头和拉弯模具30分别进行边界约束包括:对拉弯模具30采用x方向移动、y方向移动、z方向移动、中心对称截面x方向移动、x方向和y方向的转动的固定约束;对型材10采用轴向x移动、y转动和z转动的固定约束;对夹头与型材10采用绑定约束。这样即实现了对实际型材10拉弯过程中的过程模拟。
在本实施例中,通过有限元仿真分析不同工艺参数对型材10的回弹量的影响包括:根据有限元模型对型材10进行拉弯的有限元仿真;在有限元仿真完成后,分析不同型材10的预拉伸量、补拉伸量及摩擦系数对型材10回弹量的影响。
具体地,在本方案中,对弯曲半径为1875mm的型材10拉弯仿真,为了直观表示其回弹量小于2mm的指标要求,因此定义h为型材10回弹后的内型面与弯曲样板模具间隙h=2mm,如果H1不大于2mm(H1≤2mm),说明该型材10拉弯后的弯曲件符合精度要求。其中,分析后可得出型材10回弹较小的拉弯工艺:预拉量1%、补拉量1%、摩擦系数为0.1;本方案中的型材10得到的回弹距离最大值H1为0.97mm,满足H1≤2mm的要求。
其中,对型材10进行拉弯试验包括:
安装型材10和拉弯模具30;
对拉弯机40的夹头的运动轨迹进行采集;
输入型材10的预拉伸力、预拉伸量、补充拉伸力及补拉伸量;
通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式,利用拉弯机40对型材10进行拉弯。
在本方案中,主要对弯曲半径为1875mm的型材10拉弯试验,基本工作原理是拉弯模具30相对台面固定不动,由两侧的转臂41旋转带动型材10靠拉弯模具30实现型材10的拉弯成形。每个转臂41上分别装有拉伸油缸,转臂41由装在床身上的油缸用活塞杆带动旋转,拉弯模具30固定在拉弯机40模具安装平台上。操作时将型材10两端通过夹头夹紧后,起动拉伸油缸,使型材10受拉,然后转动转臂41,使型材10绕拉弯模具30弯曲成形,最后进行补拉。
其中,对夹头的运动轨迹进行采集包括:利用拉弯机40的转臂41带动细钢丝模拟拉弯成形运动轨迹并记录;利用获取的运动轨迹对型材10的弯曲成形过程进行位移控制。这样能够按照有限元仿真中的运动轨迹进行拉弯试验。
具体地,型材10坯料长度按照下式确定:;其中, L 0为型材10零件的展开长度, L 1为夹头夹紧长度, L 2为拉弯模具30端点到钳口的长度。
型材10弯曲半径为R=1875mm,角度α=38°,型材10贴模段长度为L 0=1264mm,由上已知,L 1=100mm,L 2=200mm,则型材10坯料长度为:L=L 0+L 1+ L 2=1264+100×2+200×2=1864mm,即型材10坯料初始长度不小于1864mm。
预拉伸力的计算公式如下:
;
其中,为材料屈服强度,对铝合金而言/>取/>;A为型材10的截面积;
预拉伸量的计算公式为:
;
其中,为材料屈服应变,对铝合金而言取0.2~1%;/>为型材10的坯料长度;
补充拉伸力的计算公式为:
;
其中,为材料抗拉强度;
补拉伸量的计算公式为:
;
其中,为补拉应变,铝合金一般取1~2%。
进一步地,通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式对型材10进行拉弯包括:在预拉伸阶段,通过拉弯机40将型材10水平拉伸至屈服载荷;在弯曲阶段,在保持预拉伸阶段拉伸量的情况下,通过拉弯机40将型材10沿拉弯模具30型面弯曲;在补拉伸阶段,在保持预拉伸量及弯曲情况下,通过拉弯机40将型材10沿拉弯模具30切线方向进行补拉伸。
其中,对型材10进行拉弯试验还包括:在型材10和拉弯模具30表面均匀涂抹润滑剂;利用拉弯机40的夹头夹持住型材10两端,使型材10与拉弯模具30型面接触。
这样使得型材10的拉弯过程更加顺畅。试验完成后,对本方案的测量拉弯型材10和弯曲样板模具20之间的间隙量并记录,测量得到零件的贴模精度结果的最大间隙为1.2mm,位于型材10拉弯的两端,拉弯成形的型材10贴模精度满足不大于2.0mm的指标要求。
可选地,根据型材10弯曲零件尺寸设计制造夹头和拉弯模具30。在试验准备阶段,首先依次利用丙酮和酒精擦拭型材10表面,去除表面油污,然后在清洁后的型材10表面涂抹均匀的涂抹一层石墨润滑剂,以实现型材10和拉弯模具30之间具有良好的润滑条件。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,包括:
采用位移控制加载方式的拉弯工艺方法,建立型材(10)的拉弯成形的有限元模型;
对所述型材(10)进行拉弯成形的有限元仿真,并通过有限元仿真分析不同工艺参数对所述型材(10)的回弹量的影响,并确定所述型材(10)的拉弯工艺参数,并计算出所述型材(10)拉弯后的回弹最大距离H1,所述型材(10)回弹后的内型面(11)与弯曲样板模具(20)之间的间隙为h,判断是否满足H1≤h;
根据所述型材(10)的拉弯工艺参数,对所述型材(10)进行拉弯试验;
对拉弯试验完成后的所述型材(10)的回弹最大距离H2进行测量,并判断是否满足H2≤h,若H2≤h,则满足所述型材(10)拉弯成形的精度要求,若H2>h,则不满足所述型材(10)拉弯成形的精度要求,需重新确定所述型材(10)的拉弯工艺参数;
利用轨迹方程对所述型材(10)进行位移控制加载,所述轨迹方程的公式如下:
;
;
其中,x、y分别为所述型材(10)和拉弯模具(30)连接控制点的横坐标、纵坐标,R为所述型材(10)的弯曲半径,l为所述型材(10)的初始长度,Δl为所述型材(10)的预拉伸量,α为所述型材(10)包覆过程中所述型材(10)与所述拉弯模具(30)的当前包覆角;
将所述型材(10)的材料设置成变形体,将拉弯机的夹头和所述拉弯模具(30)的材料均设置成离散刚体,并划分所述型材(10)、所述夹头和所述拉弯模具(30)的网格密度;定义所述型材(10)的材料特性,并选用所述型材(10)的材料破裂判据;将所述型材(10)的拉弯过程设置成预拉伸-弯曲贴模-补拉伸三个分析步,并将每个所述分析步的时间依次设定为1s、15s、1s;采用隐式模块分析结构件卸载过程,计算所述型材(10)的回弹量,并设置回弹分析步,所述回弹分析步的时间设置成1s;对所述型材(10)、所述夹头和所述拉弯模具(30)分别进行边界约束,并利用所述轨迹方程对所述夹头施加运动载荷。
2.根据权利要求1所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,定义所述型材(10)的材料特性,并选用所述型材(10)的材料破裂判据包括:
将所述型材(10)的密度设定为2.7g/cm3、所述型材(10)的弹性模量设定为75GPa、所述型材(10)的泊松比设定为0.33;
所述型材(10)的材料破裂判据选用Johnson-Cook Damage模型。
3.根据权利要求1所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,对所述型材(10)、所述夹头和所述拉弯模具(30)分别进行边界约束包括:
对所述拉弯模具(30)采用x方向移动、y方向移动、z方向移动、中心对称截面x方向移动、x方向和y方向的转动的固定约束;对所述型材(10)采用轴向x移动、y转动和z转动的固定约束;对所述夹头与所述型材(10)采用绑定约束。
4.根据权利要求1所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,通过有限元仿真分析不同工艺参数对所述型材(10)的回弹量的影响包括:
根据有限元模型对所述型材(10)进行拉弯的有限元仿真;
在有限元仿真完成后,分析不同所述型材(10)的预拉伸量、补拉伸量及摩擦系数对所述型材(10)回弹量的影响。
5.根据权利要求1所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,对所述型材(10)进行拉弯试验包括:
安装所述型材(10)和拉弯模具(30);
对拉弯机(40)的夹头的运动轨迹进行采集;
输入所述型材(10)的预拉伸力、预拉伸量、补充拉伸力及补拉伸量;
通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式,利用所述拉弯机(40)对所述型材(10)进行拉弯。
6.根据权利要求5所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,对所述夹头的运动轨迹进行采集包括:
利用所述拉弯机(40)的转臂(41)带动细钢丝模拟拉弯成形运动轨迹并记录;利用获取的所述运动轨迹对所述型材(10)的弯曲成形过程进行位移控制。
7.根据权利要求5所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,
所述预拉伸力的计算公式如下:
;
其中,为材料屈服强度;A为所述型材(10)的截面积;
所述预拉伸量的计算公式为:
;
其中,为材料屈服应变;/>为所述型材(10)的坯料长度;
所述补充拉伸力的计算公式为:
;
其中,为材料抗拉强度;
所述补拉伸量的计算公式为:
;
其中,为补拉应变。
8.根据权利要求5所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,通过预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式对所述型材(10)进行拉弯包括:
在预拉伸阶段,通过所述拉弯机(40)将所述型材(10)水平拉伸至屈服载荷;
在弯曲阶段,在保持所述预拉伸阶段拉伸量的情况下,通过所述拉弯机(40)将所述型材(10)沿所述拉弯模具(30)型面弯曲;
在补拉伸阶段,在保持所述预拉伸量及所述弯曲情况下,通过所述拉弯机(40)将所述型材(10)沿所述拉弯模具(30)切线方向进行补拉伸。
9.根据权利要求1所述的型材拉弯成形的工艺方法,其特征在于,对所述型材(10)进行拉弯试验还包括:
在所述型材(10)和拉弯模具(30)表面均匀涂抹润滑剂;
利用拉弯机(40)的夹头夹持住所述型材(10)两端,使所述型材(10)与所述拉弯模具(30)型面接触。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101823092A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-08 | 吉林大学 | 一种车体角钢构件拉弯成型工艺 |
CN104722618A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-06-24 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种用于飞机z型材的一次拉弯成形方法 |
CN105183956A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-23 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 产品数据的仿真处理方法和仿真处理装置 |
CN110083873A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-08-02 | 宁波信泰机械有限公司 | 一种基于cae的型材拉弯的回弹仿真方法 |
CN116140427A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-05-23 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5582211B1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-03 | Jfeスチール株式会社 | 応力−ひずみ関係シミュレート方法、スプリングバック量予測方法およびスプリングバック解析装置 |
-
2023
- 2023-12-07 CN CN202311670188.6A patent/CN117371296B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101823092A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-08 | 吉林大学 | 一种车体角钢构件拉弯成型工艺 |
CN104722618A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-06-24 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种用于飞机z型材的一次拉弯成形方法 |
CN105183956A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-23 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 产品数据的仿真处理方法和仿真处理装置 |
CN110083873A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-08-02 | 宁波信泰机械有限公司 | 一种基于cae的型材拉弯的回弹仿真方法 |
CN116140427A (zh) * | 2023-01-03 | 2023-05-23 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Influence of auxiliary mold stretch-bend forming on the forming quality for L-section aluminum alloy profile;Guangming Lv et al.;《International Journal of Lightweight Materials and Manufacture》;第6卷;全文 * |
铝合金型材拉弯有限元模拟;吴静明;熊文华;罗志辉;王永军;刘天骄;王俊彪;;锻压技术(第04期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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