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拉弯工艺的基本原理与技术特点
拉弯是一种结合拉伸与弯曲的金属成型工艺，通过施加轴向拉力和弯矩使材料发生塑性变形。该工艺能有效消除回弹，精度可达±0.5mm/m，特别适合制造飞机桁架、高铁窗框等高精度构件。关键参数包括拉伸力（通常为材料屈服强度的30-80%）、弯曲半径（最小为2倍壁厚）和变形速度（铝材推荐0.5-2mm/s）。与纯弯曲相比，拉弯可使回弹角减少70%以上，且能避免截面畸变。现代数控拉弯机配备力位混合控制系统，可实时调节拉伸力与进给速度的匹配关系，实现复杂三维曲线的成型。
传统的型材拉弯无法一次成形三维零部件,满足当前工业对于制件复杂且美观的要求。三维多点柔性拉弯成形是一种新型的柔性拉弯成形技术,它可以实现模具型面的重构并适用于不同类型截面型材的加工制造。铝合型材的三维多点柔性拉弯是一个复杂的力学过程,其制件质量得到控制,而且易出现如截面畸变、起皱、断裂等缺陷。为了提高制件质量,需要对成形过程中的工艺参数进行合理的控制和优化。通过对三维多点柔性拉弯成形进行系统的研究,提出了截面畸变的预测方法和优化方案。本文的主要研究内容及结论如下:1.以有限元模拟为主要研究方法,建立三维多点柔性拉弯成形的有限元模型,研究内容主要包括介绍有限元的基本理论、材料的本构方程、单元类型的选择、模型的合理简化、网格的划分、接触和摩擦以及边界条件的设定,为下文研究铝合金型材三维多点柔性拉弯成形工艺中的有限元模拟部分提供了理论依据。2.采用控制变量法,研究工艺参数对制件截面畸变的影响规律:(1)截面畸变量随多点模具头体数量的增加而逐渐减小。多点模具头体数量由6增大到12时,塌陷率由0.1231降至0.0840,凸胀率由0.0193降至0.0112,截面畸变总体变小。(2)截面畸变量随预拉量的增加而逐渐增大。预拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0935增至0.0981,凸胀率由0.0153增至0.0208,截面畸变总体变大。(3)截面畸变量随补拉量的增加而逐渐增大。补拉量由0.8%L增大到1.4%L,塌陷率由0.0943增至0.0969,凸胀率由0.0164增至0.0170,截面畸变总体变大。(4)截面畸变量随摩擦系数的增加而逐渐增大。摩擦系数由0.05增至0.20时,塌陷率由0.0908增至0.0969,凸胀率由0.0141增至0.0218,截面畸变总体变大。(5)对于型材的截面畸变而言,型材的塌陷是主要的变形方式。3.三维多点柔性拉弯成形制件质量的工艺参数研究。(1)基于预拉量、补拉量、多点模具头体数量和摩擦系数设计四因素四水平的正交试验,运用ABAQUS软件对正交试验表中所列的各个参数组合进行数值模拟,并利用差法对数据进行分析。结果表明:多点模具头体数量对塌陷的影响程度大,补拉量对塌陷的影响程度小;摩擦系数对凸胀的影响程度大,补拉量对凸胀的影响程度小。参数组合是:预拉量为1.0%L,补拉量为0.8%L,多点模具头体数量为12个,摩擦系数为0.15。(2)对获得的参数组合进行多点成形实验验。明有限元模拟可以有效预测三维多点拉弯成形过程下制件的质量,这样可以减少实验次数、节约实验成本、缩短实验时间。
空间三维工件在高速列车车头结构件及飞机制造业上有较多应用，产品技术含量高，模具投入成本大，研发周期长，产品的附加值较高。图5、图6为拉弯工艺成形工件的典型实例。2.辊弯成形工艺（1）辊弯成形工作原理辊弯机一般分为立式辊弯机和卧式辊弯机，如图7、图8所示。立式辊弯机上料操作方便，对于长大工件则宜采用卧式，如图9所示。辊弯机各轴工艺位置均由伺服电动机控制，液压马达系统驱动各轴的联动，通过可编程序控制器（PLC）控制伺服电动机进行动作。在设备辊轮轴对工件进行辊弯的同时，设备上的编码器实时监测工件辊弯的弧长并将数据进行反馈系统，设备根据设定程序进行多次往复辊弯或多弧度辊弯的轨迹运动。（2）辊弯成形工艺特点辊弯机一般多数用来单圆弧工件的制作，模具制作周期短，投入成本低，操作简单。对于多圆弧工件，数控辊弯机可以实现工件的多弧度弯形要求，但由于铝型材本身材料硬度的差异，加之工件多弧度每个弧段变形程度不同，反弹不均，生产时工件形状一致性不好，需要后期人工校形。辊弯工艺适合大批量单一弧度工件或小批量多弧段工件的生产。（3）辊弯成形工艺关键技术辊弯工艺难易程度取决于弯形材料的截面形状，辊轮模具设计是工件成形技术的关键，一般模具材料选用45调质钢或模具钢经车床车削而成，通过热处理及表面镀铬等工艺获得模具硬度和表面粗糙度要求。尤其不规则不对称的型材截面，辊轮很容易将铝型材表面划伤。也可在钢模具与铝型材间加尼龙轮，既了模具的强度，又不使铝型材与钢模具直接接触，避免材料表面的划伤。典型辊弯工件示例，如图10、图11所示。
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21、提高20。,弯矩使腹板自由边受压,当a01.0时,当a01.0时,弯矩使腹板自由边受拉,热轧剖分T形钢,焊接T形钢,（5-20a）,（5-20b）,杖抹兼序狙卸浅哪侩半螟举伊婶矽坎陷低旺耐雹雀校爹涩菩钎啤馋国橱慈金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,箱形截面,考虑两腹板受力可能不一致，且通常腹板与翼缘的连接采用单面角焊缝，因此翼缘对腹板的约束作用，小于工字形截面的约束作用，因而箱形截面腹板的宽厚比限值取为工字形截面的0.8倍，即,当0a01.6时 当1.6a02.0时,（5-21a）,（5-21b）,当式（5-21）右侧计算值小于 时，取。,
8、工作一工作一工作阶阶阶阶段段段段 在在轴轴心心压压力和力和绕绕主主轴轴弯矩的共同作用下，截面上弯矩的共同作用下，截面上应应力力发发展展过过程，构件中程，构件中应应力大的截面可能力大的截面可能发发生生强强度破坏。度破坏。7-2拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度fyfy压弯构件截面应力的发展过程压弯构件截面应力的发展过程7-27-2拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二二二强强强强度度度度计计计计算准算准算准算准则则则则:边边缘缘屈屈服服准准则则，截截面面边边缘缘纤纤维维屈屈服服的的弹弹性性受受力力阶阶