基于数值模拟的管材平面弯曲成形几何加工精度规律

作     者：谢媛媛 王华 徐振华 王金明 吕自贵 柏永华 XIE Yuan-yuan;WANG Hua;XU Zhen-hua;WANG Jin-ming;LYU Zi-gui;BAI Yong-hua

作者机构：南京工业大学机械与动力工程学院南京211800 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司南京211800 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2023年第15卷第3期

页      面：173-180页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：江苏省重点研发计划(BE2019007−3)。 

主　　题：自由弯曲成形技术 数值模拟 加工精度 工艺参数优化 管材平面弯曲构件 

摘      要：目的建立高精度的有限元仿真模型可以有效地指导实际加工生产,在减少实验成本及结构件制造开发周期的同时提高成形效率。提高数值模拟中金属管材平面弯曲成形的几何加工精度,同时探究关键工艺参数对几何精度的影响规律,确定最佳工艺参数组合。方法以管材平面弯曲成形构件为研究对象,建立了基于自由弯曲技术的管材弯曲成形有限元仿真模型,并通过实际加工实验验证了仿真精度,随后针对仿真模型的几何误差进行了参数补偿。将使用较高精度的仿真模型模拟得到的数据作为数据来源,研究关键工艺参数对仿真成形几何精度的影响机制,采用熵值法确定最佳工艺参数组合。结果通过实际成形实验对比分析,在不同成形条件下,有限元仿真结果与实际加工结果高度吻合,两者之间的加工误差不超过2%,针对规格为32 mm×2 mm的20号碳钢管材,当轴向推进速度为5 mm/s,管材与弯曲模间隙值为0.25 mm时加工精度最高。结论优化改进后的有限元仿真模型具有较高的几何成形精度,可有效指导实际成形工艺参数的优化工作。