在設(shè)計的早期階段，應(yīng)對可能需要管預(yù)成形或具有可能限制材料流入管段的特征的管段進行二維截面分析。本文興迪源機械帶來內(nèi)高壓成形過程的計算機模擬仿真解析。
如圖11-8所示，圖中還顯示了一個具有代表性的有限元模型。如果CAD數(shù)據(jù)可用，可以在兩到三小時內(nèi)建立和分析用于截面分析的FEA模型；如此短的分析結(jié)果周期意味著可以快速評估許多設(shè)計迭代，并將結(jié)果用于支持優(yōu)化設(shè)計變更。
通過改變管與刀具表面的摩擦系數(shù)，可以進行參數(shù)化研究，以確定不同潤滑方式的效果；在模具關(guān)閉和最終校準過程中，還可以評估管內(nèi)流體壓力變化的有效性。二維模擬的預(yù)測厚度結(jié)果如圖11-8所示。
隨著設(shè)計的進展，在發(fā)布原型工裝設(shè)計之前，應(yīng)進行三維仿真。在此階段建立有限元模型之前，必須建立水翼成形工藝順序和基本刀具布局。
一、內(nèi)高壓成形執(zhí)行步驟：
在內(nèi)高壓成形操作期間，執(zhí)行以下部分或全部步驟：
1）管坯放置在下模中；
2）上模部分下移以接合端部阻礙；
3）密封錐提前到密封位置；
4）管內(nèi)充有內(nèi)高壓成形液，并加壓至較低的模具關(guān)閉壓力；
5）上模關(guān)閉；
6）如果需要端部送料，則提前密封錐將所需長度的材料推入模腔；
7）管內(nèi)壓力增加到最大校準水平；
8）沖頭先進到液壓孔和/或槽；
9）管內(nèi)壓力降至大氣水平；
10）沖頭撤回到起始位置；
11）上模向上；
12）內(nèi)高壓成形部分從下模中取出。
在有限元模型中，上下刀具由剛性曲面表示。分析中使用了先前彎曲和預(yù)成形模擬得出的彎管幾何形狀、厚度和應(yīng)力歷史。
管內(nèi)壓力可以用體積流量或直接指定壓力作為時間的函數(shù)來模擬，表示內(nèi)高壓成形工具設(shè)置的有限元模型如圖11-9所示，預(yù)測的厚度變化如圖11-10所示。
利用觀測到的信息和對預(yù)測結(jié)果的客觀分析，可以評價各種工藝參數(shù)變化的有效性，從而優(yōu)化工藝參數(shù)、刀具設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計。
二、內(nèi)高壓成形工具和壓力評估：
有限元分析也可以用來評估內(nèi)高壓成形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性；在壓力噸位和成形液壓力產(chǎn)生的過程載荷作用下，可以對工具、內(nèi)高壓成形機機架和床身的剛度和強度進行準確的預(yù)測。
預(yù)測的應(yīng)力和變形形狀顯示了壓力和工具“呼吸”的程度以及容易發(fā)生過早失效的區(qū)域；圖11-11顯示了一組內(nèi)高壓成形刀具刀片的有限元模型，預(yù)測結(jié)果如圖11-12所示。
圖11-11
在有限元模型中，正確地描述載荷分布是非常重要的，在內(nèi)高壓成形過程中，首先要對刀具進行壓力加載，然后再對高壓成形液產(chǎn)生的載荷進行加載。內(nèi)高壓成形過程中，內(nèi)件應(yīng)力分布明顯。
圖11-12所示的預(yù)測結(jié)果是由壓力機噸位和成形壓力產(chǎn)生的組合載荷。
【興迪源內(nèi)高壓成形設(shè)備優(yōu)勢】
興迪源是國內(nèi)第一家向市場提供智能金屬管材內(nèi)高壓成形設(shè)備的生產(chǎn)商，已向各個領(lǐng)域的客戶提供了數(shù)十臺各種規(guī)格的內(nèi)高壓成形設(shè)備，合模力從400T至5000T，高達500MPa。
興迪源內(nèi)高壓成形設(shè)備適用于制造航空航天、核電、石油化工、飲水系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、汽車以及自行車行業(yè)的復(fù)雜異形截面空心構(gòu)件。主要產(chǎn)品有空心結(jié)構(gòu)框架、汽車車身支撐件、副車架、底盤件、進排氣系統(tǒng)管件，以及航空航天飛行器構(gòu)件、軍工行業(yè)管件、發(fā)動機中空軸類件、發(fā)動機組合式空心凸輪軸和復(fù)雜管件等。