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型材拉彎設(shè)備與彎管加工技術(shù)應(yīng)用

1. 拉彎加工需減少回彈

型材因其良好的機(jī)械機(jī)能在航空及汽車產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用廣泛。型材拉彎是指在型材預(yù)拉伸至材料屈服極限時(shí)，加載彎曲并同時(shí)保持一定的軸向拉力，使之進(jìn)入模具型槽內(nèi)而成形的彎曲過程。在彎曲的同時(shí)施加軸向拉力以克服內(nèi)側(cè)的起皺及改善截面內(nèi)的應(yīng)力分布，減少回彈，進(jìn)步其形狀精度。型材拉彎回彈量的控制是型材拉彎要解決的主要題目之一。在拉彎零件出產(chǎn)過程中，拉彎模形狀是依據(jù)拉彎零件的外形設(shè)計(jì)得到的。即使在技術(shù)規(guī)范所答應(yīng)的殘余應(yīng)變劃定下盡量增大軸向拉力，但因?yàn)樾筒牧慵南鄬?duì)彎曲半徑較大，仍存在一定的回彈量。拉彎成形后的曲率仍偏小，因而拉彎后仍需要進(jìn)行校形。

2. 拉彎過程中的起皺現(xiàn)象

型材拉彎過程中，中性層以下部門受到縱向壓應(yīng)力作用，徑向和寬度方向也受到壓應(yīng)力作用，在三向壓應(yīng)力作用下，輕易產(chǎn)生縱向收縮、徑向增厚的變形，嚴(yán)峻時(shí)會(huì)造成起皺。

目前，很多學(xué)者就型材拉彎起皺題目進(jìn)行了研究。Li和ReidE研究了矩形截面型材和矩形板材起皺之間的聯(lián)系。Corona和Vaze具體分析了矩形面型材拉彎起皺行為，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。Paulsen和Weld采用實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法研究了純彎曲下的起皺行為，比較了不同材料、不同截面外形的型材起皺行為的差異。Paulsen等人基于塑性變形理論，采用能量方法，提出了純彎曲變形起皺和截面畸變的理論分析模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)，矩形截面型材寬度與厚度的比值(b/t)和型材寬度是影響起皺發(fā)生的主要因素；材料機(jī)能對(duì)起皺的影響也比較顯著。

賈俐俐和高錦張指出，型材內(nèi)側(cè)腹板起皺失穩(wěn)與薄壁殼體兩端受壓失穩(wěn)相似，不僅與壓應(yīng)力大小有關(guān)，而且與型材厚度與寬度的比值大小有關(guān)，比值越小，越輕易發(fā)生起皺失穩(wěn)；增加型材內(nèi)側(cè)腹板的厚度，可以進(jìn)步其抗皺能力。筆者以為，在截面外形一定的情況下，拉彎成形中增大預(yù)拉力可以有效地防止起皺的發(fā)生。

3. 拉彎加工方案探討

拉彎?rùn)C(jī)主要用于制造尺寸大、形狀精度要求較高、相對(duì)彎曲半徑較大的變曲率擠壓和扳彎型材彎曲件，尤其是飛機(jī)上的框肋線條、汽車和火車車窗的密封膠條等型材零件出產(chǎn)的必需設(shè)備。拉彎?rùn)C(jī)一般分為轉(zhuǎn)臺(tái)式和轉(zhuǎn)臂式兩類。

型材拉彎主要是指型材在預(yù)拉伸至材料屈服極限前加載彎曲并保持一定的軸向拉力，使之壓入模具的空槽內(nèi)而成形的彎曲過程。拉彎?rùn)C(jī)對(duì)型材零件拉彎卸載后，拉彎零件會(huì)泛起曲率半徑回彈及角度回彈現(xiàn)象，為了有效地防止材料的回彈變形，拉彎成形是在精確控制工件的應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)變速率下成形的。

拉彎工藝要求精確控制拉彎?rùn)C(jī)的拉伸力、拉伸速度、拉伸位移等工作參數(shù)拉伸彎曲是一種復(fù)雜的塑性變形過程，成形時(shí)毛料受到彎曲力矩和軸向拉伸力的共同作用。不同的加載順序?qū)γ系淖冃翁攸c(diǎn)和應(yīng)力分布影響不同。

理論上“先彎后拉”的工藝方案中只需少量的增補(bǔ)拉伸便可獲得顯著的效果，使零件的回跳量最小。但實(shí)際上，當(dāng)毛料受到彎曲與模具貼合后，因?yàn)槟Σ亮ψ饔茫a(bǔ)拉力很難平均傳遞到毛料的所有剖面，毛料的外層纖維易破裂，效果欠佳。

“先拉后彎”工藝方案，毛料固然在彎曲前獲得平均的塑性拉伸，但仍不能有效地防止彎曲后泛起的異號(hào)應(yīng)力分布，卸載后回彈較大，通過彎曲后的補(bǔ)拉可以解決這一題目。所以，現(xiàn)場(chǎng)出產(chǎn)中大多采用“先拉后彎最后補(bǔ)拉”的復(fù)合方案。彎曲后補(bǔ)拉，理論上所有纖維將平均伸長(zhǎng)，使應(yīng)力沿?cái)嗝娓叨戎匦路植�。因�(yàn)橄水愄?hào)應(yīng)力狀態(tài)的影響，內(nèi)力矩減小，工件可更好地保持要求的彎曲外形。

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