现代制造工程：以壁厚约束的内高压胀形件过渡圆角半径确定
2022-08-13【作 者】 田仲可
【引 言】
图1所示为一回转体形制件母线示意图。该制件采用壁厚为2mm、外径Φ=60mm、长度为100mm的MW 900L圆管毛坯，在内部高压液体和两端轴向压缩推进的联合作用下经由内高压胀形工艺成形而成。圆角半径R允许在2~10mm范围内选取，以使制件壁厚减薄最小而整个制件壁厚均匀性最高。
管坯两端施加轴向压缩的目的在于抑制胀形变形区壁厚减薄以及促进制件与模腔紧密贴合。材料在流经圆角半径R处时要发生弯曲变形，该处的管壁内侧部位是整个制件壁厚减薄最剧烈的地方。一方面，圆角半径R不宜过大，否则材料由小60mm的直壁区向45º的斜壁区过渡时将出现比较严重的‘悬空”状况，容易导致贴模度降低以及纵向受压失稳起皱缺陷。另一方面，圆角半径R若过小，不仅不利于非变形区材料向胀形变形区的流动，从而失去了抑制壁厚减薄的作用，同时也加剧了该处的材料减薄。此外，由于对称性，制件点a处的管壁内侧部位是整个制件壁厚增厚最显著的地方[1，2]。
本文采用有限元数值模拟的方法，在保证制件贴模度的前提下，基于制件壁厚减薄最小同时整个制件壁厚均匀性最高的约束，在供选范围内对圆角半径R进行优选。
【结 语】
在εmin最大、△εt最小的约束下对表1数据进行综合对比分析，容易确定4mm为圆角半径R的优选值。图5也表明，该圆角半径下，制件在两个圆角区和三个直壁区与模具型腔贴合程度理想。另外，表1的数据也反映出圆角半径R对壁厚减薄的影响要大于对壁厚增厚的影响。
以下是正文：
