一家专注流体压力成形技术
【作 者】 张奥强;杨晨
管状零件的应用范围广泛，其加工成形方式也种类繁多，究其本质可大致分为两大类型：整体塑性变形和单点塑性应变累积变形。整体塑性变形主要包括冲压成形、液压胀形等方式；单点塑性应变累积变形包括多点成形、管端翻边成形、管壁翻边成形、旋压成形等加工工艺。单点塑性应变累积变形采取化整为零的思想，通过多个平面变形的累积以达成最终形；这种加工方式适用于复杂曲面的成形，不必更换加工工具头即可制造多种曲面，十分适合新产品的研发和生产。渐进成形是一种无模、塑性成形制造工艺，其引入了快速原型制造中的“分层制造思想[1]”，将零件沿高度方向切分为多层二维平面，将三维零件的加工转变为多个二维形状的叠加，分层制造每个二维平面应有的形状。这种加工方式自面世以来，便引起了国内外众多学者的关注和研究。渐进成形发展至今，衍生出了单点渐进成形[2]、两点渐进成形[3]、双面渐进成形[4]、混合渐进成形[5]等多种形式，将该技术的应用范围进一步扩大。国内外学者对渐进成形加工中成形零件的表面质量[6—9]、壁厚减薄率[10—12]、成形精度[13—15]等方面进行了大量的研究，使渐进成形技术在实际应用中的效果得到了进一步的提升。
当前渐进成形加工主要应用于板件的加工成形，限制该方法在管件加工生产中应用的主要因素之一是空间问题。在板件加工过程中对工具的大小没有具体要求，然而对于扩径类型的管件加工生产而言，管件内部空间的大小限制了加工工具的尺寸及其移动空间。文中针对管件渐进成形的加工工具进行了设计计算，并采用有限元分析软件对其成形效果进行了仿真，为渐进成形这一技术在管件加工上的应用提供了理论基础。
【结 论】
1）该管件渐进成形机可对长度在 200 mm 之内、内径为 60 mm 的管件进行加工，通过对成形机关键零部件受力分析可知，在对壁厚为 1 mm 的管件进行成形加工时，其中加工工具所采用的铰接轴所承载的剪切应力为 125 MPa，推杆所承载的最大挤压应力为70.7 MPa，经查询相关手册，采用 45#钢作为加工零件材料可满足需求。
2）在管件加工过程中，加工工具头在管件径向位移最大为 13.5 mm，两个加工工具在初始状态时最外侧距离 56 mm，工具头完全伸出时最外侧距离可达83 mm，故管件内径不超过 83 mm 时均可进行一定程度的渐进成形。
3）对管件成形进行有限元分析可知，在管件扩径 20%时，管件的平均减薄率为 7.7%，壁厚最薄处减薄率为 10.4%。之后可采用多道次加工成形方式对管件进行加工，可进一步降低管件的减薄率。
以下是正文：
