机械科学与技术：基于DASYLab的管材轴压胀形的加载控制
2022-08-06【作 者】田仲可;马泽恩
管材液压胀形工艺是整体成形几何形状复杂的中空薄壁管子结构件的一种重要制造方法。与传统的先分片成形再拼焊的加工工艺相比，管材液压胀形工艺具有工序集成度高、工件重量轻、成形质量稳定可靠等特点，是一种先进制造工艺方法。目前，德国、美国等汽车工业发达国家都将这项技术视为实现“车身轻量化”的有效工艺途径，竟相投入大量人力、物力和财力加以研究和应用[f ms 1。同时，管材液压胀形工艺对于提高航空航天工业的加工制造水平也具有重要意义。
能否有效抑制管壁(局部)过度变薄，从而使成形出的工件的壁厚尽可能均匀，是提高管材液压胀形工艺的可成形性的首要问题，一直受到塑性成形研究领域和工业界的高度重视。目前，实际生产中常采用在轴向施加适当压力的方式，即所谓的轴压胀形工艺，来促使材料向变形区域流动，以期补偿壁厚减薄。
管材仅在内压P作用下的自然胀形，变形区主要承受双向拉应力(厚向应力相对较小可予忽略)的平面应力状态和两向拉伸、一向压缩的三向应变状态，而在这种应力应变状态下，极易发生壁厚严重变薄甚至破裂。在轴压胀形方式下，如果轴向压力F施加得当，不仅可以使管坯在胀形过程中产生轴向压缩应变，从而补偿了胀形区材料的不足，而且可以使胀形区的应力应变状态得到改善。
为了对轴压胀形的加载控制机理进行研究，建立一套行之有效的实验测试系统是相当必要的。本文即是作者在这一方面所做的尝试。
【结 论】
上述加载控制逻辑的物理实现是通过相关的传感器系统和DASYLab的专用控制主板完成的，具体细节本文从略。
图3和图4分别是实验中所采用的DASYLab的数据I/O界面和数据处理界面。图5显示了实验中所获得的线性加载控制的实际结果。作者在实验中尝试了四种不同的管材，对每一种管材均在不同的线性因子k和初始轴向压力F。的组合下进行了轴压胀形实验，以检验所建立的加载控制系统的性能。从图6可以看出线性因子k对最终的成形结果的影响是相当显著的。
以下是正文：
