1、 西安航空职业学院 毕业论文 基于 PAM-STAMP 蜗管内高压软模成形工艺仿真研究 姓 名： 专 业： 航空电子 班 级： 完成日期： 指导教师 : 摘要 ： 蜗管 零件 成形过程内部过程无法可视化， 制约了对零件成形机理的掌握和工艺方案的制定。 该零件的最大变形量 为 20%而且各处的变形不均等，若采用常规分瓣钢模， 模具制造复杂 ，后续反复修模困难。采用 PAM STAMP 钣金成型仿真模拟方案 及内高压橡皮成型模具 与实际产品加工过程接近仿真程度高、投入资金少、试验结果真实可信， 减少了 大量试验料，大大节约了人力、物力等各项资源。该内高压软模成型工艺方法，解决了不规则变截面曲面零件
2、蜗管成型的技术难题。工艺方案经济合理，工艺参数选择得当。 该方案主要的是由于橡胶软模摩擦力的作用，可提供一定的毛坯轴向力，能有效阻止回弹。而且模具制造成本低，只需要阴模，无需阳模。相比需要分瓣设计的钢模结 构制造方便，型面连续光滑。填补了型面复杂回转体零件的空白，为后续类似零件的成型提供了借鉴和参考。最终形成 聚氨酯橡胶胀形工艺方案 。 关键词 ： 内高压 ， 软模 ， 仿真 1 概述 蜗管 零件 形面为变截面曲面，异型内腔优化了流体的粘阻系数，但是增加了成形难度，常规阴、阳模压制方法难以成形。 2 模型建立 2.1 软件选用 PAM-STAMP 是一款针对板料成形数值模拟软件。包含以显式算法
3、为主的有限元求解器，包含隐式求解技术，能够自动判断合适的接触算法，精确地进行零件变形、壁厚分析。 2.2 几何模型 图 1 原对象模型 图 2 工艺 件 半成品 模型 图 3 坯料变形 过程 仿真模型单元格 变化 2.3 材料物理模型 表 1 不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的化学成分 元素 含量 % C Cr Ni Mn Si S P 0.03 含量 % 0.12 17 19 8 11 1.00 2.00 0.03 0.03 表 2 板材室温机械性能 (GB3280-92， M 态） 牌号 室温机械性能不小于 % 硬度 1Cr18Ni9Ti 1.5mm 0.2， MPa b， MPa 5， %
4、 HB HRB HV 205 520 40 187 90 200 2.4 边界条件 1)阴模为刚形体（外形约束） 2)毛坯料为内形相切的最大直径筒形件（毛坯尺寸约束） 3)用内部快速充满膨胀的液体模拟橡胶软模的膨胀（流量、时间） 4)毛坯两端头封闭，唯一变形为内部膨胀（端头约束） 5)充入液体指定时间以达到满足毛坯与阴模贴合（终了控制） 图 4 载荷和约束属性的设置 3 仿真过程难点分析 1)外形面三维模型的建立 2)筒形件端头的封闭，胀形自由度的约束 3)内部液体的充填速度模拟 4 仿真计算结果及分析 工艺参数：压力 =300T；摩擦系数 =0.12， 壁厚减薄图，起皱、破裂预测结果分布及
5、FLC 图。 图 5 壁厚减薄模拟结果 图 6 零件起皱及破裂模拟结果 图 7 起皱及破裂区域预测 FLC 图 （ 1）零件每一旋转截面尺寸贴模良好。 （ 2）从 20到 180 截面 及实测 H 值 与图样相符。 图 8 成品附图 5 收获及推广应用前景分析 该方法已经成功应用于蜗管同类零件的成形，推广效果良好。 6 结论 （ 1）采用 PAM STAMP 内高压软模仿真模拟成形方案成功的模拟了成型的全过程，得到了材料成型的所有变形参数，模拟结果与实际成形过程一致。 （ 2）由于橡胶软模 摩擦力的作用能有效阻止回弹。而且只需要阴模，无需阳模，模具制造成本低，型面连续光滑。证明了选择聚氨酯橡胶
6、胀形方案是加工薄壁蜗管零件的 可行性 。 参考文献 1 PAM-STAMP User,s Guide ESI Group, 2009 2 朱伟成 , 许成林 . 内高压成型汽车管件技术 J. 汽车工艺与材料 , 2004(1)： 12-14 3 苑世剑 , 刘刚 , 何祝斌 等 . 内高压成型机理与关键技术 J. 数字制造技术， 2008.6(4)： 1-34 4 苑世剑 . 现代液压成型技术 M. 北京：国防工业出版社 . 2009:69-97 5 关 诗惇，何声健 .冲压工艺学 M. 西安：西北工业大学出版社 . 1987 6 李硕本 . 冲压工艺学 M.北京：机械工业出版社 . 1982
7、 7 张鼎承 . 模设计手册 M. 北京：机械工业出版社 .1988 8 航空工艺装备设计手册编写组 . 航空工艺装备设计手册 -冷冲模设计 M. 北京：机械工业出版社 .1988 9 詹梅 , 杨合 , 江志强 . 管材弯曲成形的国内外研究现状及 展趋势 J. 机械科学与技术 , 2004, 23(12)：1509-15140 10 王忠堂 , 张士宏 , 梁海成等 . 三通内高压成形工艺研究 J. 锻压技术 , 2008.33(2):63-66 11 李钰 , 马继山 . 钣金件快速精确加工中的激光切割工艺分析 J. 火箭推进 , 2008.(8):43-47 12 GB/T5028-1999, 金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数 (n)值试验方法 S 致 谢 感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正 !
