摘要
航空发动机是飞机的重要动力部件，发动机管路件是该部件中连通各个功能区域的命脉。导管零件作为管路件的主体，其加工质量要求通常非常严苛。0Cr18Ni9薄壁管作为典型发动机外部管路导管零件，由于其厚径比较小，其在弯曲成形时易产生弯管截面畸变、壁厚减薄等质量缺陷，加工难度较大。另外，航空发动机导管的装配密度很高，故对其整体管形精度要求非常高。同时，导管数控弯曲加工过程中时常会发生零件碰撞导致成形尺寸超差。为保证导管零件弯曲精密成形，此类加工干涉情况需要做出提前预测并快速制定解决方案。 在弯曲成形质量控制研究方面，利用有限元分析的方法对弯管加工过程进行了研究。研究采用正交试验的方式，分析得出了各组试验的成形极限图、应力和应变分布等结果，总结了弯管模具设计参数对薄壁管成形质量的影响规律。参照上述分析结果，初步给定模具设计参数及相应加工工艺参数。后续结合工艺实验获得了各组零件在真实加工条件下的弯曲成形结果。结果表明，模具型槽尺寸直接影响弯管成形稳定性；芯棒与管子配合间隙值过大极易导致变形区内侧失稳变形；芯棒芯球数目设置越多，弯管成形质量越高，但成形阻力也越大。通过对比有限元分析结果和实验结果还可表明，有限元分析结果可有效指导设置模具参数和工艺参数的设定，实现0Cr18Ni9薄壁管的高质量弯曲成形。 在弯曲精密成形研究方面，通过实验研究了影响弯管回弹变形的主要工艺参数，掌握了芯棒伸出量、压模压紧力、弯曲速率对弯管回弹变形的影响规律。在对上述参数进行合理化设置后，开展了弯曲回弹规律研究。研究结果表明0Cr18Ni9材料的回弹角度和实际弯曲角度呈近似线性关系。基于以上回弹规律，研究出了一套针对弯曲角度和弯曲直段长度的数控弯管程序修正方案。采用该方案进行精密弯管成形实验，验证弯管程序修正补偿方案可行、有效。 在数控弯管加工干涉预测研究方面，基于UG环境中的CAE运动仿真功能模块，研究制定了一套弯管过程机械运动仿真方案。选取典型导管零件进行数控弯管机械运动仿真分析，验证了该方案对弯管加工过程中碰撞干涉预测的有效性。采用该研究方案可实现导管零件弯曲加工过程中干涉碰撞风险的准确预测，进而实现后续导管设计管形优化方案或弯曲工艺改进方案的快速制定。
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