李玉森等：铝合金管材6061自由弯曲成形工艺仿真及优化 ,775· 6 (a) (b) 4.2 0.14 348 345 0.12 342 3.6 339 0.11 0.1 0.20.3 0.4 0 0.1 0.20.30.4 Clearance/mm Clearance/mm 图10壁厚、椭圆度、残余应力和应变变化曲线.(a)平均壁厚减薄率和截面椭圆度：(b)残余应力和应变 Fig.10 Thickness reduction,ovality,residual stress and strain curve of bending:(a)thickness reduction and ovality,(b)residual stress and strain (a) (b) 2.55 =0.5 3.5 32.53 3.0 2.52 2.5 2.51 2.0 2.50 0 0.10.20.30.40.5 Frietion coefficient 160 10500 (c) 9000 号120 7500 6000 80 4500 0 0.1 0.20.3 0.4 0.5 Frietion coefficient 图11不同摩擦力下成形结果.(a)成形云图：(b)平均壁厚减薄率和截面椭圆度变化：(c)残余应力和推进力变化 Fig.11 Results of bending with different frictional coefficients:(a)forming nephogram;(b)average thickness reduction and ovality;(c)residual stress and pushing force 内的质点将沿阻力最小的方向移动.由于移动模 和管材之间存在间隙，管材内部材料流动的方向 Mobile die 如图12所示，造成管材截面形状椭圆化.横截面 Pipe 内管材受到移动模的摩擦力方向与材料流动方向 相反.即移动模与管材间的摩擦力阻碍材料沿移 Material flow 动模内壁方向流动，抑制管材截面椭圆化的发展， 且摩擦力越大抑制作用越明显.因此，随摩擦力的 增大，管材截面畸变程度越低，如图11(b) Frictional force 另一方面，摩擦系数越大即移动模和管材间 图12管材材料流动方向及摩擦力方向示意图 的摩擦力越大，移动模对管沿轴向的阻碍作用就 Fig.12 Direction of material flow and frictional force内的质点将沿阻力最小的方向移动. 由于移动模 和管材之间存在间隙，管材内部材料流动的方向 如图 12 所示，造成管材截面形状椭圆化. 横截面 内管材受到移动模的摩擦力方向与材料流动方向 相反. 即移动模与管材间的摩擦力阻碍材料沿移 动模内壁方向流动，抑制管材截面椭圆化的发展， 且摩擦力越大抑制作用越明显. 因此，随摩擦力的 增大，管材截面畸变程度越低，如图 11（b）. 另一方面，摩擦系数越大即移动模和管材间 的摩擦力越大，移动模对管沿轴向的阻碍作用就 348 342 345 339 0 (b) Clearance/mm Residual stress/MPa 0.4 0.14 0.12 0.13 0.11 Average strain 0.1 0.2 0.3 4.0 4.2 3.8 3.6 5 6 4 0 (a) Clearance/mm Thickness reduction/ % Ovality of cross section/ % 0.1 0.2 0.3 0.4 图 10    壁厚、椭圆度、残余应力和应变变化曲线. （a）平均壁厚减薄率和截面椭圆度；（b）残余应力和应变 Fig.10    Thickness reduction, ovality, residual stress and strain curve of bending: (a) thickness reduction and ovality; (b) residual stress and strain 2.55 f=0 f=0.5 2.51 2.52 2.53 2.54 2.50 0 (b) Frietion coefficient Thickness reduction/ % 0.4 0.5 4.0 3.0 3.5 2.0 2.5 0.1 0.2 0.3 (a) Ovality of cross section/ % 140 160 100 80 7500 10500 4500 0 (c) Frietion coefficient Residual stress/MPa Force of pusher/N 0.4 0.5 120 9000 6000 0.1 0.2 0.3 图 11    不同摩擦力下成形结果. （a）成形云图；（b）平均壁厚减薄率和截面椭圆度变化；（c）残余应力和推进力变化 Fig.11    Results of bending with different frictional coefficients: (a) forming nephogram; (b) average thickness reduction and ovality; (c) residual stress and pushing force Mobile die Pipe Material flow Frictional force 图 12    管材材料流动方向及摩擦力方向示意图 Fig.12    Direction of material flow and frictional force 李玉森等： 铝合金管材 6061 自由弯曲成形工艺仿真及优化 · 775 ·