基于响应面法的纯钛小弯曲半径弯头液压成形优化设计

简介

针对小弯曲半径弯头在成形时极易产生起皱、过度减薄等缺陷,本文中采用液压成形来成形规格为Φ69.2 mm×1 mm、弯曲半径为60 mm的TA2纯钛弯头。为了得到小弯曲半径弯头管材在充液压弯成形过程中的最佳工艺参数,通过有限元模拟方法,对小弯曲半径弯头进行了有限元模拟分析。首先研究了在充液压弯成形过程中,成形前内压力和单边补料量对小弯曲半径弯头管材成形效果的影响,然后结合响应面法,采用Central Composite Design(CCD)方式进行方案设计,建立有效的响应面模型,研究在成形过程中,以成形前内压力、单边补料量和摩擦系数为设计变量,以小弯曲半径弯头成形后的减薄量和增厚量为响应量。结果表明,在一定的范围内,采用较高的内压力和较高的单边补料量能够有效的提高小弯曲半径弯头的成形性。响应面优化结果表明,在内压力为12.164 MPa、单边补料量为7 mm以及摩擦系数小于0.2,能够使零件的减薄量控制在15.7%,增厚量控制在5.792%。实验验证得到的最大减薄率为15%,最大增厚率为5.7%,实验结果与数值模拟对比良好,未出现明显缺陷,验证了响应面模型的准确性,并得到最佳的充液压弯成形工艺路径。