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管材弯曲成形作为一种典型的塑性加工技术,在航空航天、汽车、船舶等制造工业领域均具有十分广泛的应用,尤其是薄壁小弯曲弯头因能满足产品轻量化、高强度、低耗能等要求,已成为管材弯曲成形技术研究的热点。传统的薄壁小弯曲半径弯头主要采用半管冲压再焊接成形技术,无法达到产品减重目的,工序复杂且降低了成形质量,而采用冷推弯整体成形工艺技术能有效解决上述问题。冷推弯成形虽具有较大优势,但也存在外侧减薄破裂、内侧失稳起皱、横截面畸变等成形缺陷,而对于薄壁小弯曲弯头的成形,这类缺陷更易产生,目前成功的例子也很少。针对上述问题,本文在传统冷推弯成形基础上进行工艺改进,提出采用聚氨酯填料进行内胀冷推弯成形新工艺。通过理论分析、有限元数值模拟并结合内胀冷推弯实验,对外径为50mm、壁厚1mm的薄壁LF2M铝管进行1D(R=D R:相对弯曲半径,D:管材外径)小弯曲半径弯头成形研究。主要研究内容及成果如下:分析了管材内胀冷推弯成形工艺原理,得到内胀冷推弯成形工艺更有利于薄壁小弯曲半径弯头成形的理论依据;由室温单向拉伸试验获取管材基本性能参数,其中,强化系数K值为423MPa、硬化指数n值0.35、塑性应变比r值0.82。对比了三种传统管材下料方式下的成形效果,结果表明:采用两端补偿端头下料更有利于小弯曲半径弯头成形。借鉴反向法在板料成形时毛坯设计上的运用,利用有限元数值模拟软件ABAQUS建立有限元反推模型,基于成形弯头产品进行反推模拟,获得其优化的下料尺寸。研究了工艺参数对成形弯头壁厚分布及截面椭圆度等成形质量的影响规律。结果表明:内外侧壁厚随内压增加而增大,过小易出现内侧起皱及截面畸变,过大则端部起皱及成形不足;摩擦系数的适当增加能降低外侧壁厚的减薄,过大则同样易造成端部起皱及成形不足;截面椭圆度随凹模间隙值增加而增大,内侧壁厚则相反。运用正交试验法,得到内压为15MPa,摩擦系数0.1,凹模间隙0.1mm为最优工艺参数组合。采用聚氨酯为填料进行内胀冷推弯成形实验。主要研究了反推压力、球形芯轴进给量、摩擦润滑等对弯头成形质量影响,结果表明:反推压力0.8MPa,球形芯轴进给量为60°,采用油性二硫化钼润滑剂润滑时,弯头成形质量最为理想,最大减薄率可控制在7%以下,横截面畸变程度控制在3%以下。