球头筒形件液压胀形有限元分析和工艺研究(3)
（3）加载路径的规划和优化。加载路径选择的优劣直接决定了高压液压胀形加工的成形结果，通过利用实际生产的经验和有限元数值模拟软件开发出更加便捷、更加高效的优化设计方法和设计工具，在较短的时间内获取最佳的加载路径。
（4）胀形工艺的创新。研发双层管、拼焊管以及锥形管等的液压胀形技术；应用铝合金、镁合金等新材料；改变压力介质，如热态气体。
1.5 主要研究内容及目标
本文以球头筒形件为研究对象，通过理论分析和有限元模拟仿真进行液压胀形试验，对影响管件成形的可能因素进行分析，探究管件在液压胀形过程中各个最大减薄、最大增厚、最大应变、最小应变、材料流动性、厚度等变化趋势，对管件液压胀形中主要缺陷：起皱、拉裂，提出了控制措施，提出了管件液压成形的最优方案。
（1）分析管件液压胀形工艺及的国内外研究现状、发展趋势。
（2）分析球头筒形件的特点，探讨球头筒形件液压胀形中的产生的不同缺陷及原因，设计寻找球头筒形件液压胀形最佳模具设计和工艺参数的单因素试验方案。
（3）通过计算分析建立球头筒形件胀形模具的CAD模型和CAE模型。
（4）基于有限元仿真分析法进行单因素试验和正交试验，研究摩擦系数、液压力大小、冲压速度、冲压距离、液压力类型对管件的作用，提出球头筒形件液压胀形模具设计和工艺参数的最佳组合。
1.6 论文的组织结构
本论文主要分为以下几个部分：
第一章：介绍管件液压胀形技术的原理与优势，以及管材液压胀形技术的研究现状以及发展趋势，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，分析管件液压胀形的特点，初步分析管件液压胀形的成形缺陷，提出方向性的解决措施。
第三章：建立有限元模型，根据所给定的参数以及对未知参数的理论分析和经验公式，初步确定管件液压胀形过程中的模具参数等，设计仿真试验步骤。
第四章：进行管件液压成形的仿真试验，主要进行单因素试验，探究某种因素对管件液压成形的影响，为正交试验确定一定范围内合理参数。
第五章：进行正交试验，分析不同因素在管件液压胀形中的主次及相互作用，提出合理的最优化方案。
2 球头筒件液压胀形及缺陷产生的机理
2.1 球头筒形件液压胀形的特点
工件胀形时变形条件不同，可有不同的结果；在胀形过程中，若工件的成形主要靠管壁厚变薄和轴向自然收缩来完成，则称为自然胀形；若在自然胀形的同时，又在管坯的轴向进行压缩，则称为轴向压缩胀形；若在轴向压缩胀形的同时，再对胀形区施加径向反压力，实现内压--轴压--径向反压的，则称为复合胀形[12]。
本课题采用轴向压缩胀形，工件的主要成形面是筒件底面，但是管壁材料的流动对零件的成形有很大影响，所以在胀形过程中，整个管件的厚度都会发生变化，而零件的最薄处的厚度决定了零件的成形效果，最薄处厚度越大，则零件的成形性能越好，由图2.1知，红色区域是零件厚度最薄的区域，也是破裂缺陷最容易产生的区域。由图2.2知，最容易破裂的区域也是应变最大的区域。由图2.3可知，成形时球头顶部最先成形，越接近管壁的区域越容易起皱。