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型材拉弯成形的数值模拟与北京拉弯厂工艺参数优化

• 2023-04-18
• 新闻来源：拉弯加工厂家

随着航空航天、汽车和高速列车等工业的快速发展，零件大型化、整体化趋势明显，大型型材零件的使用日渐增多，主要制造工艺之一的拉弯成形也受到越来越多的关注。型材的截面形状类型多、差异大，不同形状和弯曲尺寸的型材拉弯过程中出现的问题不尽相同，除存在起皱、拉裂和回弹等与板材成形相同的缺陷外，还存在着截面畸变和纵向扭曲等特殊问题，质量控制难度加大。

大尺寸中空截面的异型型材在拉弯过程中，因其空心、薄壁、不对称等特点，易出现截面畸变、外缘破裂、卸载回弹和回弹后扭转等问题，成形精度难以保证。有限元数值模拟是一种成形工艺优化技术，已经在生产实践中得到广泛应用，可以有效缩短生产周期，降低试错法的生产成本，提高加工准确性。采用型材拉弯成形的数值模拟与北京拉弯厂工艺参数优化对型材拉弯工艺过程进行分析，可以优化加载方式、加载速度等工艺参数，减小和预防截面畸变等缺陷，为实际生产中制定成形工艺规范提供可靠的依据。

针对航天工业中应用的大尺寸开口型材零件成形中出现的问题，设计了适用的模具，辅以内加填充物的成形方法，采用软件对其拉弯过程进行数值模拟和工艺参数优化，有效地减小了截面畸变，并根据数值模拟结果，提出了合理的加载成形方式，对生产实践进行指导。

型材拉弯是指型材在弯曲的同时施加切向拉力，以克服内侧的起皱及发送截面内的应力分布以减少回弹，提高成形精度。拉弯成形可以分为由力控制的拉弯成形和由位移控制的拉弯成形。从使用的设备上看，由力控制的拉弯成形通常可以分为直进台面拉弯成形、转臂式拉弯成形及转台式拉弯成形三种方式。

实际生产中经常采用拉－弯和拉－弯－拉的加载方式。拉－弯－拉加载模式的优点是回弹量较小，能够消除材料的初始变形，残余应力较小，对收边拉弯能有效地防止腹板失稳起皱；缺点是补拉过程受摩擦力的影响，材料受力不均匀造成变形不均匀，并且增大了截面畸变。

拉－弯方法同样能够消除材料的初始变形，有效地防止失稳起皱，同时操作更为简单，不受摩擦力的影响；缺点是回弹量较大。

目前对拉弯的研究主要采用解析计算法、试验分析法和数值模拟3种方法，由于型材拉弯成形的复杂性，理论解析时需要作许多假设，不涉及截面形状的变化，因而理论解析方法有一定的局限性，不足以指导实际生产。而单纯的实验研究费用贵且周期长。采用数值模拟对工艺过程进行仿真研究，可缩短生产周期，降低试验试错的生产成本，提高加工准确性。