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内高压成形过程的计算机模拟仿真解析
2019-10-25
摘要:在设计的早期阶段,应对可能需要管预成形或具有可能限制材料流入管段的特征的管段进行二维截面分析。本文兴迪源机械带来内高压成形过程的计算机模拟仿真解析。

  在设计的早期阶段,应对可能需要管预成形或具有可能限制材料流入管段的特征的管段进行二维截面分析。本文兴迪源机械带来内高压成形过程的计算机模拟仿真解析。

  如图11-8所示,图中还显示了一个具有代表性的有限元模型。如果CAD数据可用,可以在两到三小时内建立和分析用于截面分析的FEA模型;如此短的分析结果周期意味着可以快速评估许多设计迭代,并将结果用于支持优化设计变更。

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  通过改变管与刀具表面的摩擦系数,可以进行参数化研究,以确定不同润滑方式的效果;在模具关闭和最终校准过程中,还可以评估管内流体压力变化的有效性。二维模拟的预测厚度结果如图11-8所示。

  随着设计的进展,在发布原型工装设计之前,应进行三维仿真。在此阶段建立有限元模型之前,必须建立水翼成形工艺顺序和基本刀具布局。

  一、内高压成形执行步骤:

  在内高压成形操作期间,执行以下部分或全部步骤:

  1)管坯放置在下模中;

  2)上模部分下移以接合端部阻碍;

  3)密封锥提前到密封位置;

  4)管内充有内高压成形液,并加压至较低的模具关闭压力;

  5)上模关闭;

  6)如果需要端部送料,则提前密封锥将所需长度的材料推入模腔;

  7)管内压力增加到最大校准水平;

  8)冲头先进到液压孔和/或槽;

  9)管内压力降至大气水平;

  10)冲头撤回到起始位置;

  11)上模向上;

  12)内高压成形部分从下模中取出。

  在有限元模型中,上下刀具由刚性曲面表示。分析中使用了先前弯曲和预成形模拟得出的弯管几何形状、厚度和应力历史。

  管内压力可以用体积流量或直接指定压力作为时间的函数来模拟,表示内高压成形工具设置的有限元模型如图11-9所示,预测的厚度变化如图11-10所示。

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  利用观测到的信息和对预测结果的客观分析,可以评价各种工艺参数变化的有效性,从而优化工艺参数、刀具设计和产品设计。

  二、内高压成形工具和压力评估:

  有限元分析也可以用来评估内高压成形系统的结构完整性;在压力吨位和成形液压力产生的过程载荷作用下,可以对工具、内高压成形机机架和床身的刚度和强度进行准确的预测。

  预测的应力和变形形状显示了压力和工具“呼吸”的程度以及容易发生过早失效的区域;图11-11显示了一组内高压成形刀具刀片的有限元模型,预测结果如图11-12所示。

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图11-11

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  在有限元模型中,正确地描述载荷分布是非常重要的,在内高压成形过程中,首先要对刀具进行压力加载,然后再对高压成形液产生的载荷进行加载。内高压成形过程中,内件应力分布明显。

  图11-12所示的预测结果是由压力机吨位和成形压力产生的组合载荷。

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