Dynaform鼓型管件液压胀形有限元分析和工艺研究(2)
5 鼓型管件液压胀形正交试验 23
5.1 正交试验的设计方案及结果 23
5.2 正交试验结论 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 选题的目的与意义
在航空，航天和汽车领域，为了节约材料和能源的使用，减重是我们长期追求的目标，也是现代制造技术的发展趋势之一。除了使用轻质材料，另一种方法是使用“以空代实”的结构，即在受到弯曲或扭转载荷的构件上，空心结构代替了实心结构。这样可以减轻重量，节约材料，充分利用材料的强度和刚度。在这种背景下，产生了管材液压成形这样一种减轻重量，节省材料，节约能源的新技术，具有广阔的应用前景[1]。
管材胀形是在管件内部胀形介质的压力作用下使管材沿径向扩张的成形工艺，是一种无切削加工及精确（半精确）成形技术，属于先进制造技术范畴[2]。管件液压胀形技术主要应用于圆形、矩形、异形截面的空心件，对于不同产品，它的优点各有不同，与传统的生产工艺相比，管件液压胀形技术有：减轻重量节约材料、减少零件和模具数量、减低模具费用、减少后续机械加工和组装焊接量等优点[3]。
本课题选取的研究对象是一个鼓型管件，通过对该零件冲压成形过程进行有限元分析仿真以及模具设计，对不同模具参数、摩擦系数、液压力大小和类型等进行试验寻找合适的参数组合，探讨鼓型管件液压胀形中模具设计和加工工艺设计的方法。
1.2 鼓型管件液压胀形国内外研究现状
1.3 主要研究内容及目标
液压胀形是成形空心零件的一种塑性加工方法。成形中合理的模具及工艺设计可以提高产品质量,本课题选取的研究对象是一个鼓型管件，通过对该零件冲压成形过程进行有限元分析仿真以及模具设计，对不同模具参数、摩擦系数、液压力大小和类型等进行试验寻找合适的参数组合，探讨鼓型管件液压胀形中模具设计和加工工艺设计的方法。具体内容如下：
本题拟通过观察FLD图对可行范围取合适的模具参数、摩擦系数、补料量、液压力大小和类型等参数进行试验寻找合适的参数组合，探讨优化鼓型管件液压胀形成形工艺的方法。
（1）从材料性能、工艺参数、设备技术三个方面分析液压胀形的国内外研究现状，了解液压胀形技术已成为先进制造技术的潮流之一。
（2）分析鼓型管件液压胀形的特点，探讨产生缺陷的原因及改善方法，设计鼓型管件液压胀形单因素试验和正交试验。
（3）鼓型管件及模具CAD模型设计以及鼓型管件液压胀形CAE有限元建模。
（4）基于有限元仿真分析法，进行鼓型管件液压胀形单因素试验和正交试验，研究不同模具参数、摩擦系数、液压力大小及冲头速度对鼓型管件液压胀形的影响。
（5）提出该课题今后的研究方法。
1.4 论文的组织结构
本论文主要分为以下几个部分：
第一章：介绍液压胀形的研究现状，确立课题研究内容和目标，对论文进行总体规划。
第二章：根据研究对象和研究目的，分析鼓型管件液压胀形的特点及缺陷，提出方向性的解决措施。
第三章：建立有限元模型，根据理论分析和经验公式，初步确定管件胀形过程中的工艺尺寸、试验参数等，设计仿真试验步骤。
第四章：进行管件液压胀形的仿真试验，主要包括单因素试验和正交试验，首先进行单因素试验，分析不同因素对液压成形的主次及相互作用，为正交试验确定一定范围内合理参数。