三通管是各种液压部件的重要零件,毛坯必须用锻造的方法制成,三通管的结构如图1所示,它是典型的管类锻件,重量为0.18kg,材料为25#钢,25#钢加热后具有较好的流动性。三通管冷锻件图的绘制为了简化锻件形状,该零件内部孔径不予锻出。根据锻件的精度等级、材质和重量,查表确定了相应的加工余量和公差,绘制出如图2所示的三通管锻件图。

传统T形三通管的流体动力学仿真表明,在管形分支处会产生强烈的涡流区和二次流现象,并产生了较大压力损失。论文提出了一种新型三通管形,将直角支管部分设计成两段弯曲的形式,以优化区域的长度以及两段弯曲管路的半径为设计变量,以最小化二次流和压力损失为目标,采用多目标遗传算法,对新型三通管的结构参数进行了优化设计。优化后的新型三通管比传统T形三通管二次流减小了76.98%,压力损失减小了13.05%。为分支管路的设计提供了参考。

提出一种基于液压胀形和挤压成形的Y型三通管充液挤压成形工艺。利用Abaqus有限元软件对该成形工艺进行了数值模拟,研究了成形过程中的主要缺陷以及内压大小、内压加载路径、摩擦系数对三通管成形质量的影响规律。结果表明:管的主要质量问题是壁厚分布不均匀和起皱。内压大小对起皱起决定性作用,当内压在30MPa以上时,起皱消失。当内压为35MPa时,成形质量较好;摩擦系数越小,壁厚差越小;合适的内压加载路径可以改善管的壁厚分布。

为获得不锈钢三通管脉动液压成形的最佳工艺参数,首先通过有限元方法研究了脉动加载条件下振幅和频率对零件成形性的影响规律。然后,结合响应面法,采用Box-Behnken方案进行了设计,建立了响应模型并研究了成形过程。以振幅、频率和轴向进给量为设计变量,目标件的最大减薄量和成形后总高度为响应量。结果表明,在一定范围内,大脉动加载振幅和小频率有助于改善三通管的成形性。响应面优化结果表明,在振幅为5 MPa、频率为0.8 Hz和轴向进给量为70 mm的组合下,可使零件成形总高度达到97.6 mm,最大减薄率控制在20%以内。试验获得零件的实际成形总高度为95 mm,最大减薄率为19.76%,试验结果与数值模拟吻合良好,且无明显缺陷,验证了响应面模型的准确性,并获得了最佳成形工艺参数。

许多供液设备,都有三通汇流均匀性要求。通过对90°折角T形三通管供液系统理论分析,得出提高三通管入口总压差特性曲线斜率,有助于改善汇流均匀性。据此优化得出一种入口带缩口的45°Y形三通管。对上述T形三通管和Y形三通管进行数值模拟,发现T形三通管在汇流处高流量一侧突然90°转向,该区域的流体发生扰动从而阻碍了低流量一侧流体流入,导致汇流不均匀;而Y形三通管在汇流处,由于缩口限流作用,抑制高流量一侧流体流入,同时在汇流处形成了低压区,抽吸低流量一侧流体,有助于改善汇流均匀性。

提出改进液压成型工艺并通过Dynaform软件仿真及实际生产验证。该方法舍弃了通常管材液压成形中所需的超高压供给系统以及平衡冲头进而大大降低设备费用。在验证工艺正确基础上通过Dynaform软件仿真分析影响三通管液压成型因素。仿真模拟分析为模具设计方案和液压成形工艺方案设计提供了科学的依据提高了设计效率。