第41卷第2期 Vol. 41No. 2
假压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
凹圆弧母线简形件空心旋压成形有限元模拟研究
吴豪，贾震，韩志仁，戚兴江，高铁军
（沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁沈阳110136）
2016年2月 Feb.2016
摘要：采用空心旋压工艺成形凹圆渠母线筒形件难度很大。利用有限元模拟手段对该成形过程进行预测性研究，为后续的实验与生产提供理论依据。首先理论推导单一道次凹因弧型旋轮运动关系方程，再以此为边界条件进行模拟。研究中提出了3 种能压方法，通过对比分析模拟结果发现，随动芯轴可控制简自由端金属流动均衡性，多道次成形由于每一道次的相对径向进给量小，有利于控制渠顶部位的褶皱，获得较好的壁厚均勾性，且旋压件弧顶横截面椭圆化较轻。
关键词：回圆弧母线筒形件；旋轮路径；空心旋压；单一道次成形；多道次成形 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2016. 02. 017
中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2016）02-0084-07
Research onfinite element simulation of hollowspinningfor
tubular part with concave arc generatrix Wu Hao, Jia Zhen, Han Zhiren, Qi Xingjiang, Gao Tiejun
( Key Lab of Fundamental Science for National Defense of Aeronautical Digital Manufacturing Process
Shenyang Aerospace University , Shenyang 110136, China)
Abstract : It is difficult to form the tubular part with concave arc generatrix by hollow spinning. The finite element simulation method was adopted to forecast the forming process of the tubular part with concave arc generatrix, and a theoretical basis for subsequent experiments and production was obtained. Firstly , the motion relationship equations of single pass concave arc roller were deduced theoretically. Then the equations were used as boundary conditions to simulate. Three kinds of spinning methods were proposed. Comparing the simulation re sults with analysis, it shows that the equilibrium of the free end metal flow of the tubular blank can be controlled by the dynamic mandrel. Due to the smaller relative radial feed in each pass, multi-pass spinning eontributes to the wrinkles control of the arc portion and better thickness unifomity. And the ovalization of the eross section on the arc top is also smaller by multi-pass spinning
Key words : tubular part with concave arc genernatrix; roller path; hollow spinning; single pass forming; multi-pass forming
筒形异型零件广泛应用于汽车、航空、航天领由于其形状复杂，传统制造方法中，通常冲压
域。
出两个纵向分的部分，再采用焊接的方法制成)。但焊接方法易造成热变形、气孔、裂纹、金属夹杂等缺陷[2-3]，难以保证产品质量。
旋压成形近似于点变形，具有细化晶粒组织，提高产品强度、节省材料的优点[4-6]，将其用于筒形异型件的制造可消除纵向焊缝，减少环向焊缝，提高产品综合质量。对此，国内外已有研究。夏琴
收稿日期：20150717；修订日期：20151026
基金项目：航空科学基金（2014ZE54024）；沈阳航空航天大学
大学生创新训练计划项目（DCX143409）作者简介：吴豪（1992-），男，本科 E-mail: 1298154340@ qq. com
通讯作者：贾震（1980-），男，博士，讲师 E-mail: jiaz_2006@ sina. com
香等[7-8]采用数值模拟结合实验的方法，对非轴对称简形件的旋压成形过程进行了深入研究，提出了工件固定不动而旋轮既公转又自转的加载方式，设计了多道次收口成形旋轮路径，分析了工件的受力特点。JiangSY等(9-10]进行了带有纵向内筋的简形件旋压，为获得高度良好的内筋，先采用数值模拟手段优化工艺，后进行了多道次旋压实验。HuangC C等(]通过比较实验和模拟结果的壁厚分布来研究旋轮路径轨迹对筒形件成形精度的影响，发现曲线旋轮路径比直线路径更有利于成形的均勾性。Kwi-atkowski等[12]在筒形件无模缩颈旋压的研究中发现，旋轮路径对工件端口锥型坡面与筒坏过渡区域的变形有很大影响。上述研究都能够解决筒形零件的体成形问题，但旋轮最终形成的形状为圆柱面或斜坡面，其母线都为直线与凹圆弧母线筒形件的成形机理有很大不同。