弯管成形典型件仿真报告

1、_弯管成形工艺典型件有限元仿真：版次： A.1代替：共15页名称：顾客总代表：批准：会签顾客代表编制校对标准化审核审定分发：1 摘要：导管弯曲成形技术一直是制约飞机导造工艺的一个瓶颈，尤其表现在传统手弯工艺上。然而这些年自数控弯曲技术的引进取得了很好的效果，很大程度上提高了导管的生产效率，减轻了工人劳动强度同时也提高了导管的产品质量。当然在成形过程中由于模具设计和各种成形工艺参数设置等的不合理，常常造成导管由于受力变形不均匀而出现导管过度减薄、导管断面形状崎变严重以及导管内侧失稳起皱等缺陷，本文以导管为例，借助于专业的导管弯曲成形有限元数值模拟PAM-ST2G TUBE 模块对其弯曲成形过程进

2、行了数值模拟分析，获得了最佳的成形工艺参数、合适的管料才长度和成形的区域，为实际的飞机导管弯曲成形工艺设计和合理的成形工艺设置等提供重要的参考和指导作用。：导管弯曲成形、数控弯曲技术、起皱2 前言导管弯成形工艺是飞机制造业中的一种非常重要的加工方法。在紧凑的飞机机体中、导管种类繁多而且具有一定数量，其形状怪异而又十分重要。导管弯曲成形模主要有以下五部分：1.弯曲模：用于导管弯曲。2.夹块：作用是将导管一端在弯曲模上定位，保持一定的加紧力，使导管、模具和夹块三位一体地转动，导致导管绕着弯曲模弯曲成形。3.压力块：用于将导管压在弯曲模的凹槽中，并支撑导管的外半部。4.推力活塞：推动导管沿纵向送料，

3、抵消绕弯时经常出现的阻力，改变导管剖面上的应力分布，使中性层向弯曲外侧移动，从而减少外侧壁的变薄量。5.芯棒及芯球：在弯曲过程中支撑导管内壁，防止导管在弯曲处起皱。在实际导管弯曲成形工艺生产中，经常出现的缺陷有：导管过度减薄、导管断面形状崎变严重以及导管内侧失稳起皱。在使用 PAM-ST2G TUBE 模块后，能够解决以下几个问题：导管初始下料量的长度尺寸、可成形性和可行性分析、成形质量控制、弯曲后导管的回弹。3 有限元模型建立PAM-ST2G TUBE 模块是一款专门用于导管弯曲的专业，它不需要你把所有的模具在 CATIA 中都建好，它只需要创建一根弯曲中心线，然后在软件中利用弯曲中心线和导

4、管外径自动创建出所有的模具。所有有限元模型的建立主要有以下步骤：1.在导管弯曲中心线创建(Bendingcurve)中通过定义坐标来创建导管弯曲中心线，即如下图所示：导管弯曲中心线创建中心线坐标表格2.在弯曲方法（Bending method）中设定导管的外径为 50mm（由于在我们只设导管中性层的半径为 49mm）和导管壁厚为 1.5mm。i00001300001002300300003弯曲方法设定框示意3.在导格(Mesh tube）中对直管料进行网格划分。导格设定框示意3.在创建弯曲模具（Create bend tools）中都默认其设置将把所有的成形模具都创建。创建弯曲模具设定框示意导

5、管弯曲有限元模型4.在导管弯曲(Bending tube)中调用宏文件并设定以下参数：（1）导管材料：不锈钢 2169M 及厚度为 1.5mm。（2）设置芯棒与芯球、芯球与芯球之间的三个连接点。（ 3 ） 计算结束时间： 30ms （ 因为本身设置了弯曲模旋转速度为0.05rad/ms,所以弯曲 90需要 30ms）。（4）压力块移动的位移为 20m（5）设置夹块旋转中心点。（6）设置弯曲模旋转中心点。（7）推力活塞推力为 2KN。宏文件设定框示意5.提交作业计算。提交作业计算设定至此导管弯曲所有的前置处理完成。框示意4 模拟条件要求采用弯管工艺生产出下面的零件，如下图所示。成形零件要求：零件

6、采用的材料参数为：不锈钢 2169，1.5mm零件采用的各工序为：数控弯管机上一步弯管成形。零件成形模拟采用的总体模型图为如下两图所示，模拟总体模型图蓝色部分为板料，其余分别有：黄色的推力活塞,粉红色的芯棒，绿色的压料块，浅蓝色的弯曲模，红色的夹钳。5 成形精确模拟结果完成工序模拟后结果如下所示。管子能够被弯成要求的弯曲角度。板料的厚度分布图从上图中，板料在最大弯角部位可能会产生破裂，要防止因过度减薄而破裂。FLD 成形极限趋势图从图中可以分析得到，该零件能够被顺利弯曲制造。在管子的内存有板料堆积，有起皱的趋势。板料的应变分布图板料的应力分布图6 总结从本例的模拟过程和计算结果来看，专业 CAEPAM-ST的应用，可以帮助实现：1）弯管模具的快速设计；2）进行成形可行性快速评估