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大口径三通管件成形工艺与计算机模拟

三通 钢都市 348℃ 0评论

三通管件是近代工业上应用量大、面广的一种常见的管道联接件,在输送中、高压液体或气体的过程中会有局部涡流出现,对管件的性能有较大的影响。过去采用传统制造方法生产三通管件存在较多严重缺点,所以现在多采用优质无缝钢管成形三通管,其中有些方法的研究和生产国内尚处于初始阶段。本文重点研究了内高压工艺和翻边工艺生产无缝三通管件。

对于内高压工艺,本文首先运用DYNAFORM软件进行模拟,分析研究了工艺参数(内压,轴向进给力和径向背压力)的加载路径对三通管内高压成形的影响,通过研究发现:(1)足够的进给量是获得一定支管高度的必要条件,但是进给量过大的话,会造成壁厚的严重增加;(2)内压和背压力的影响方式相反,内压过大或背压力过小都会造成支管顶部过度减薄甚至是破裂,相反的话,支管高度太小,背压力阻碍了主管的生长。此外还探讨了摩擦系数、圆角半径对成形件的影响,发现摩擦系数越小、圆角半径越大,成形质量越好。然后本文利用神经网络结合遗传算法对不同尺寸的三通管内高压工艺参数的匹配关系进行了预测和优化,可以成形出较好质量的三通管。结果表明:神经网络结合遗传算法可以较好的解决内高压成形中工艺参数的匹配关系的预测和优化问题。现有的企业生产大口径三通管要通过多道次翻边工艺,称为多级翻边扩孔工艺。

本文主要研究了一次翻边工艺,首先分析了翻边工艺的影响因素,确定预制孔的形状是成形质量的关键,然后利用冲压变形规律设计的预制孔管件通过一次翻边成形等径三通管,应用DEFORM软件对翻边工艺进行数值模拟。然后利用神经网络结合遗传算法对翻边工艺参数预制孔的孔形和凸模的运动速度进行优化,可得到成形质量较佳的三通管。最后通过对小口径三通管成形工艺研究可得结论:以冲压变形规律设计的预制孔管件一次成形特定高度的三通管是可行的,但需对工艺参数(如预制孔孔形和凸模运动速度)优化。缩径管是另一类异型管道联接件。

目前对缩口成形工艺的研究还远不够深入,生产中设计主要通过“试错法”验证,不仅调试时间长,且造成资源浪费,增加生产成本。因此,本文重点研究大口径无缝厚壁管件的缩口工艺,首先分析缩口工艺的影响因素,然后通过DEFORM软件模拟其成形工艺,得到质量较好的缩径管。通过对缩口工艺参数及缩径管的应力进行分析可得结论:(1)对于管件的缩口工艺,首先必须得提高下料的精确度;(2)在进行模拟前必须确定缩口系数,缩口系数如果较小则需要进行多次缩口工序;(3)管件在冲压缩口成形过程中,变形主要集中在缩径区和定径区,缩径区处壁厚开始增厚。

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