一家专注流体压力成形技术
【作 者】 郭训忠;杨秋成;程诚;刘春梅;徐勇;白雪山;李光俊
型材弯曲件作为重要的承力结构件在航空航天、高铁、汽车、建筑等工业领域被广泛应用 [1]。特别在航空和汽车领域，金属型材极大地减轻了飞机的重量，增强了飞机零部件的抗应力腐蚀性能和抗疲劳性能，同时型材弯曲构件作为新能源汽车的承力部分，有利于降低能耗，节约资源[2–3]。
目前，该类构件在国内多采用拉弯、压弯、滚弯及内高压等成形方法。由于内高压成形方法存在开模、试模、修模等过程，导致生产效率较低，且成本高昂 [4]。传统弯曲工艺一方面只能成形出空间几何构型较简单的构件，难以满足复杂轴线构件的成形需求 [5]；另一方面，构件在成形过程中容易产生截面扁化等缺陷，成形质量难以控制 [6–8]。因此，目前航空工业成形复杂型材弯曲构件时，大多基于手工矫形法，耗费了极大的人力和物力 [9]。
本文从六轴自由弯曲成形技术的原理入手，对关键装备的结构设计、成形轨迹的算法解析等进行了介绍。采用有限元模拟与成形试验结合的方法研究了方管无芯六轴自由弯曲成形时壁厚分布的特点，并分析了截面扭转对成形构件的弯曲半径和弯曲方向的影响规律。
结论：
（1）方管六轴自由弯曲成形后壁厚最大增厚处位于弯曲内侧与扭转外表面相交的棱边上，而最大减薄处则位于弯曲外侧与扭转内表面相交的棱边上。
（2）当方管六轴自由弯曲成形时的偏心距不变，随扭转角度的增大，构件弯曲半径的大小无明显变化，但是构件弯曲方向与原来的偏差增大；在成形段时，构件弯曲方向会始终沿扭转角方向继续发生改变，使构件轴线呈现螺旋形。
（3）基于 304 不锈钢方管的有限元模拟结果，开展了螺旋轴线方管构件的实际成形试验，成形结果与有限元模拟结果基本吻合，证实了六轴自由弯曲有限元模拟的准确性。
以下是正文：
