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排气部件成形案例研究及其内高压成型仿真方案
2019-10-25
摘要:管状排气系统部件是液压成形工艺的理想选择,排气部件通常由两个冲压外壳混合焊接而成,单件液压成形件的主要优点是消除了焊接和装配操作,本文兴迪源机械带来排气部件成形案例研究及其内高压成型仿真方案。

  管状排气系统部件是液压成形工艺的理想选择,排气部件通常由两个冲压外壳混合焊接而成,单件液压成形件的主要优点是消除了焊接和装配操作,本文兴迪源机械带来排气部件成形案例研究及其内高压成型仿真方案。

  一、管状排气系统部件简述:

  管状排气系统部件是液压成形工艺的理想选择,图11-13所示的排气部件通常由两个冲压外壳混合焊接而成。这些部件上的MIG焊接接头是排气泄漏和应力集中点的可能来源,可能导致过早腐蚀和耐久性故障。

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  单件液压成形件的主要优点是消除了焊接和装配操作,该部件的小直径为2.0英寸(50.8毫米),扩展到3的大偏移直径。825英寸(97.2毫米),组件材料为409不锈钢管,2.0英寸(50.8毫米)直径,0.71英寸(1.8毫米)厚。

  二、内高压成形仿真方案:

  1)内高压成形仿真方案1:

  内高压成形该部件的最具成本效益的方法是连接如图11-13所示的部件。这种端到端的连接方法可以从一根管子中产生四个零件,而废料最少。

  对于需要节段显著膨胀以上的部件,有必要将材料从部件端部推送(端送);在制造原型工具之前,进行了有限元计算机模拟研究,以证明液压成形的可行性。

  建立合适的有限元模型所需的数据为:

  1、部件的CAD表面数据;

  2、材料特性包括:

  1/E值(杨氏模量);

  2/泊松比;

  3/密度;

  4/真应力/真应变曲线(管材拉伸试验结果);

  5/成形极限图(FLD)。

  使用合适的前、后处理计算机程序,部件cad表面足以进行初步分析,以创建有限元模型。

  本研究使用电脑版的femb和lsdyna3d。

  上下模具表面的表示是使用FEMB中可用的“自动啮合”技术从部件CAD数据创建的。利用该方法,可以在合理的时间内建立有限元模型,快速地得到分析结果。

  液压成形方案1的有限元模型如图11-14所示,利用该模型对各种液压成形参数的结果进行了预测,评价了不同进料量和不同内压历史的影响。

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  分析结果包括:

  1)过程动画;

  2)厚度变化图;

  3)应力/应变图;

  4)成形极限图。

  这种内高压成形附加零件方法的预测结果证明,用这种方法不能完全成功地制造出零件。对于最大进给量,如图11-14所示,预测的材料减薄率超过40%,在某些区域有不可接受的皱褶。

  图11-17中的FLD图也预测了选项1的部件故障,计算机上的过程动画可以提供对工具内部可能的材料流动行为的独特见解。

  观察这种材料流通常可以导致更好的设计决策,从而改进产品和工具设计;在这种情况下,有限元分析研究清楚地表明,内高压成形的这种选择是行不通的,因此需要评估另一种选择。

  2)内高压成形仿真方案2:

  先前的研究表明,膨胀量必须减少,为了实现较低的膨胀,导出了图11-15所示的组件连接方法。

  在该选项中,两个组件由管状坯料制成,管端从两侧推入,用于端部进料中心部分被切掉并丢弃。

  图11-15中还显示了FEA模型代表性选项,原型排气锥及其预测厚度轮廓图如图11-16所示,部件中心废料部分的材料稀释率为33%。

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图11-16

    完全成形的部件的预测形状没有褶皱。在成形极限图上绘制的预测主应变和小应变如图11-17所示。

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  当选项1的结果在失败区域时,选项2的结果在安全区域,因此,为原型和生产液压成形工具设计选择了方案2的几何结构,如图11-16所示的组件已成功生产,目前正在大批量生产中。

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