【編者按】多種材料（不銹鋼尿扯、鋁伴乐、銅您脂、鈦合金、鎂合金惊派、雙層金屬復(fù)合管等）及不同截面形狀（圓截面誓胆、矩形截面、其他不規(guī)則截面等）的平面及空間構(gòu)型金屬彎管零件廣泛應(yīng)用于航空航天等眾多維系國計(jì)民生的領(lǐng)域送服，以滿足工業(yè)構(gòu)件高強(qiáng)度輕量化庸飘、高精度復(fù)雜化的發(fā)展趨勢。在金屬管材彎曲成形過程中炼杉，外力卸載后將產(chǎn)生回彈瞒帜，是工程界未能有效解決的技術(shù)難題，也是當(dāng)今國內(nèi)外塑性加工學(xué)科研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)踢漏≌鞒瘢回彈問題的有效解決，更是有利于金屬管材彎曲精密成形的關(guān)鍵俄占。

由于管材結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度管怠、剛度高，以及節(jié)省材料缸榄、外形美觀的特點(diǎn)渤弛，同時(shí)具有較好的成形加工性能，因此以各種金屬管材為主的中空結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在航空航天甚带、船舶她肯、車輛、石油化工鹰贵、建筑晴氨、醫(yī)療器械及壓力容器等領(lǐng)域[1-3]康嘉，以滿足工業(yè)構(gòu)件的輕量化、高性能復(fù)雜化發(fā)展趨勢及要求籽前。

金屬管材彎曲成形技術(shù)作為管材塑性加工的一個(gè)重要分支凄鼻，易于滿足產(chǎn)品輕量化、強(qiáng)韌化和低耗高效聚假、精確制造等方面的要求，近年來得到了迅速發(fā)展僚尚，已成為先進(jìn)塑性加工技術(shù)面向2l世紀(jì)研究與發(fā)展的一個(gè)重要方向[4-5]骂妻。尤其金屬管材零件在塑性彎曲成形過程中將不可避免地存在回彈問題，由此造成零件的實(shí)際成形幾何尺寸偏離設(shè)計(jì)要求原堂，產(chǎn)生一定偏差篡氯，當(dāng)回彈量超出誤差允許范圍，零件的幾何精度和形狀精度將難以滿足要求斗退，從而影響部件間的連接性即耕、密封性和產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)〔ぶ纾回彈問題嚴(yán)重影響金屬彎管成形質(zhì)量克导、制造效率及生產(chǎn)成本，這已成為彎管高效精密加工技術(shù)的瓶頸之一脯砚。

金屬管材彎曲成形方法分類

管材彎曲成形分類方法多樣肪斗，根據(jù)彎曲時(shí)有無模具可分為有模彎曲與無模彎曲兩大類，有模彎曲指剛性模具直接作用于管坯彎曲變形區(qū)進(jìn)行的彎曲魁胁，特點(diǎn)是可重復(fù)性高而且速度快共螺，為提高彎曲精度，通常要利用調(diào)整剛性模具工作部分的形狀和尺寸來補(bǔ)償制件卸載后發(fā)生的回彈情竹；無模彎曲是指彎曲變形區(qū)不受到剛性模具的直接作用藐不，管材最終的形狀由工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)決定的彎曲；根據(jù)管坯在彎曲時(shí)是否加熱秦效，可分為熱彎加工與冷彎加工兩大類雏蛮；根據(jù)彎曲方式的不同，可分為拉彎棉安、壓彎底扳、推彎、繞彎贡耽、滾彎與擠彎等衷模；根據(jù)彎曲時(shí)有無芯料填充可分為有芯彎曲與無芯彎曲。具體應(yīng)用中蒲赂，金屬管材彎曲成形工藝的選取要依據(jù)實(shí)際零件的結(jié)構(gòu)性能要求和加工條件而定[6-7]阱冶。管材彎曲成形方法的分類總結(jié)如圖1所示刁憋。其中，管材的冷作彎曲加工能眠，大都是采用繞彎方式嫁潦，繞彎也是最常用的金屬管材彎曲成形方法[8]。

金屬管材定曲率彎曲成形回彈研究

在管材彎曲成形過程中糖窃，管壁彎曲外側(cè)易減薄近殖、破裂，內(nèi)側(cè)易增厚烦优、起皺菱砚，管材易發(fā)生橫截面畸變，外力卸載后產(chǎn)生回彈萤掷，這些一直是包括板料彎曲成形在內(nèi)的工程界未能有效解決的技術(shù)難題理促，也是當(dāng)今國內(nèi)外塑性加工學(xué)科研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前焊轴，國內(nèi)外研究學(xué)者和工程技術(shù)人員控栓，主要是針對(duì)大口徑薄壁管小彎曲半徑件和難變形材料(鈦合金等)管的平面定曲率彎曲加工技術(shù)進(jìn)行研究，偶爾提及的空間彎管相梭，基本上也是指每次彎曲都在某一平面上完成的多拐直管類零件辽乎，仍可歸結(jié)為平面定曲率管材彎曲成形問題。

管材彎曲成形過程中涂滴，管坯在外載荷作用下產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形組成捷绑。當(dāng)外載去除后，管坯的塑性變形保留下來氢妈，而彈性變形會(huì)完全消失粹污，彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長首量，使彎管的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一致壮吩，稱為彎曲回彈。

現(xiàn)階段針對(duì)金屬管材定曲率彎曲成形回彈問題加缘，從理論分析鸭叙、試驗(yàn)研究、有限元數(shù)值模擬等方面開展相關(guān)研究拣宏，并取得不少具有實(shí)用價(jià)值的研究成果沈贝。

1理論研究

H. A. Al-Qureshi[9]對(duì)管材彈塑性彎曲回彈進(jìn)行了研究，根據(jù)截面梁回彈理論勋乾，推導(dǎo)了彎管回彈的計(jì)算公式宋下，研究了外徑、壁厚帕侦、屈服應(yīng)力和彈性模量等參數(shù)對(duì)彎管回彈的影響岖酸，并研究了橡膠芯棒對(duì)彎管回彈的影響皆坚。

NC. Tang[10]利用塑性變形理論研究了管材彎曲的塑性變形，忽略徑向壓力影響币遮，研究了管材彎曲的塑性變形笑敷，推導(dǎo)出管材彎曲過程中的相關(guān)理論公式，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證躏印，在管坯變形前嫁商、壁厚很小的情況下吻合較好。

A. El. Megharbel等[11]通過定量分析笋俭，著重研究了應(yīng)變強(qiáng)化理論在管材彈塑性彎曲成形過程中對(duì)回彈及殘余應(yīng)力的作用規(guī)律纸谤。

張立玲[12]對(duì)管材在彎曲條件下的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了理論分析朗夺，忽略徑向應(yīng)變及管件壁厚變化，求出彎曲力矩汤笋，然后把卸載看成是施加反向彎矩背哎，在中性層長度不變的假設(shè)下推導(dǎo)出回彈量的近似計(jì)算公式，并討論了回彈角和回彈半徑的影響因素砚哗。

鄂大辛等[13]在管材彎曲變形的基本假設(shè)和簡單應(yīng)力狀態(tài)下的線性強(qiáng)化材料模型的基礎(chǔ)上龙助，對(duì)管材彎曲進(jìn)行了變形分析，彎管橫截面上垂直于彎曲平面方向的對(duì)稱軸兩側(cè)存在很小的彈性區(qū)蛛芥，對(duì)彎曲卸載后的回彈產(chǎn)生一定影響提鸟。

張盡染等[14]基于塑性力學(xué)全量理論，假設(shè)彎管過程中各纖維層只存在單軸應(yīng)變和應(yīng)力仅淑，在考慮楔形角和中性層偏移角的基礎(chǔ)上称勋，對(duì)大直徑薄壁導(dǎo)管彎曲段建立力學(xué)解析模型，從而計(jì)算得出回彈角涯竟。解析計(jì)算表明赡鲜，大直徑薄壁導(dǎo)管彎曲回彈隨彎曲角、相對(duì)彎曲半徑以及材料強(qiáng)度系數(shù)的增大而增大庐船，隨材料硬化指數(shù)的增大而減小银酬。

胡忠等[15-16]基于平截面假設(shè)，對(duì)中頻感應(yīng)局部加熱彎管過程進(jìn)行了系統(tǒng)的力學(xué)分析筐钟，對(duì)在不同鋼管材料及規(guī)格揩瞪、不同彎曲半徑及彎曲角度等工藝參數(shù)時(shí)的加載和卸載的力能參數(shù)、應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究咳讲，提出了中頻感應(yīng)局部加熱彎制大直徑鋼管的回彈理論慕怀。

2試驗(yàn)研究

Kim .A. Stelson等[17]通過大量試驗(yàn)對(duì)管材繞彎成形中的回彈角的預(yù)測與控制作了比較全面的闡述：在彎曲角大于10°時(shí)，彎管回彈角與彎曲角呈線性關(guān)系灸颜；小于10°時(shí)呈非線性關(guān)系欺划。在此基礎(chǔ)上轿侍，提出實(shí)現(xiàn)回彈角預(yù)測的3步方案：（1）對(duì)特定規(guī)格管材，分別作一次小角度彎曲和一次大角度彎曲邦碾，通過兩次彎曲的回彈數(shù)據(jù)建立兩段直線回彈模型皿腾；（2）在彎管件的實(shí)際生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)測量更多的回彈角數(shù)據(jù)坠袄；（3）修改索廊、完善歷史回彈模型以便更精確地對(duì)回彈進(jìn)行預(yù)測。同時(shí)指出耻债，管材彎曲工程中存在復(fù)加載效應(yīng)政辕，所以基于實(shí)測回彈角數(shù)據(jù)的回彈補(bǔ)償可能不完全。

Mohamed Shahin等[18]通過大量鋼管純彎曲試驗(yàn)數(shù)據(jù)吩猴，借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理淹遵，得到能夠預(yù)測鋼管最終彎曲能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

Toshihiko Kuwabara[19]通過試驗(yàn)方法负溪，重點(diǎn)研究了不同加載路徑下的管材各向異性透揣，從而建立較為準(zhǔn)確合理的管材模型。

鄂大辛等[20-21]在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展了管材彎曲回彈的試驗(yàn)研究川抡，利用沿彎曲線切向和管壁厚方向的變形關(guān)系辐真，推導(dǎo)出基于彎管外側(cè)材料變形卸載后彎曲回彈角的近似計(jì)算公式，并對(duì)影響管材彎曲回彈的變形條件和材料力學(xué)性能進(jìn)行了簡要分析崖堤。

劉光武[22]針對(duì)彎管機(jī)冷彎加工的實(shí)際情況侍咱，結(jié)合已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了一種彎管加工過程中彎矩隨彎角變化的模型密幔。在此基礎(chǔ)上楔脯，推導(dǎo)出任意彎曲角度下的彎管回彈規(guī)律，它能較好地說明小角度彎曲情況下彎管的回彈行為胯甩，同時(shí)在大彎曲角度范圍內(nèi)與現(xiàn)有的彎管回彈規(guī)律保持一致淤年。

楊合等[23]運(yùn)用試驗(yàn)方法分析了工藝參數(shù)對(duì)薄壁管材彎曲成形中外壁減薄、內(nèi)壁增厚蜡豹、回彈和截面橢圓化等質(zhì)量缺陷的影響規(guī)律蛙陆。其研究的成果對(duì)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬和實(shí)際生產(chǎn)具有參考價(jià)值。

3有限元數(shù)值模擬研究

M. Murata等[24]利用有限元數(shù)值模擬及試驗(yàn)方法摄李，重點(diǎn)研究了材料硬化指數(shù)對(duì)管材彎曲成形性能（彎曲半徑买鹊、應(yīng)變分布、回彈墅萌、截面橢圓度等）的影響規(guī)律筑卑。

Welo T和Paulsen F等[25-27]采用彈塑性有限元軟件分析了鋁合金單雙室矩形管的繞彎過程，研究了彎曲半徑和摩擦對(duì)外側(cè)翼板的塌陷和回彈的影響肄酬，模擬過程中認(rèn)為壓塊隨管坯以相同速度運(yùn)動(dòng)陈售，二者之間無摩擦川麦，這與實(shí)際的管材彎曲過程差別較大。采用有限元軟件MARC5.2對(duì)擠壓鋁合金單雙室矩形管繞彎和拉彎過程進(jìn)行了三維彈塑性數(shù)值模擬伦颠，研究了材料善歌、工藝及模具參數(shù)對(duì)成形過程的影響。結(jié)果表明侮杆，采用預(yù)拉工藝能減少起皺和回彈吸哩，減小應(yīng)變硬化指數(shù)和增大軸向力，有助于回彈的減小疮蹦。

李增樓[28]在數(shù)值仿真和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上诸迟，探討了彎曲角、相對(duì)彎曲半徑愕乎、彎曲速度對(duì)回彈角的影響阵苇。研究認(rèn)為在一定范圍內(nèi)，彎管的回彈角與彎曲角成近似線性關(guān)系感论，由過渡區(qū)域回彈角和與彎曲角度成正比的彎曲段回彈角組成绅项。

張旭光[29]深入研究了管材數(shù)控彎曲及回彈過程的特點(diǎn)，針對(duì)彎管的彎曲段和過渡段分別建立了不同的回彈預(yù)測解析模型笛粘，進(jìn)而提出了一種以剛塑性有限元法來計(jì)算管材數(shù)控彎曲過程的應(yīng)力場與所建立的預(yù)測模型有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)管材回彈預(yù)測的新方法。

詹梅湿硝、栗振斌等[30-31]基于彈塑性有限元軟件ANSYS建立了管材數(shù)控彎曲及回彈的有限元模型薪前，以不銹鋼管件和鋁合金管件為例，分析了部分彎曲工藝參數(shù)及材料性能參數(shù)對(duì)管材數(shù)控彎曲回彈的影響規(guī)律关斜。

王澤康等[32]基于顯/隱式彈塑性有限元仿真結(jié)合試驗(yàn)研究示括，對(duì)大口徑厚壁不銹鋼管數(shù)控彎曲卸載后的回彈現(xiàn)象進(jìn)行了研究，芯棒伸出量痢畜、芯球個(gè)數(shù)和彎曲角度對(duì)卸載回彈有顯著影響叛始。發(fā)現(xiàn)隨著管材彎曲角度增加，316L不銹鋼管材卸載回彈角線性增加轴及，而當(dāng)芯棒伸出量增加時(shí)绣坛，卸載回彈角線性減小，隨著芯球個(gè)數(shù)n的增加塑渤，卸載回彈角同樣線性增大巢的，但當(dāng)芯球個(gè)數(shù)在4個(gè)以上回彈基本保持穩(wěn)定不變。

Song等[33]對(duì)高強(qiáng)薄壁鈦管的彎曲回彈預(yù)測進(jìn)行了研究饱舆，發(fā)現(xiàn)在模擬過程中嘴符，應(yīng)用C3D8R單元能很好地模擬回彈。在文獻(xiàn)[34]中基于ABAQUS平臺(tái)建立了TA18高強(qiáng)鈦管數(shù)控彎曲稻蒂、抽芯及回彈三維彈塑性有限元模型蒿荤，并進(jìn)行可靠性評(píng)估涂嫡。通過虛擬正交試驗(yàn)，研究工藝參數(shù)對(duì)TA18高強(qiáng)鈦管數(shù)控彎曲回彈的影響顯著性及規(guī)律禾绊，并采用多元逐步線性回歸方法建立了回彈角與顯著工藝參數(shù)之間的預(yù)測模型抬泛。

Li等[35]以高性能薄壁6061-T4鋁合金管為研究對(duì)象，采用單因素試驗(yàn)分析和基于全過程三維有限元模擬的正交方法评疗，獲得多個(gè)彎曲成形參數(shù)對(duì)6061-T4薄壁鋁合金管數(shù)控彎曲回彈的影響测砂。結(jié)果表明：（1）彎管回彈角隨彎曲角度的增大而總體呈線性增大；（2）影響彎管回彈的顯著性因素依次為芯棒-管材間隙百匆、彎曲半徑砌些、壓模-管材摩擦、防皺塊-管材間隙加匈、壓模-管材間隙存璃、助推速度、芯模-管材摩擦和芯球個(gè)數(shù)雕拼；（3）顯著性成形參數(shù)對(duì)回彈的影響規(guī)律與不銹鋼和鈦合金相似纵东。

朱英霞等[36]通過有限元數(shù)值模擬手段，重點(diǎn)研究了壓塊的摩擦因數(shù)啥寇、夾持壓力和助推速度對(duì)H96矩形管回彈與截面變形的影響規(guī)律偎球。結(jié)果表明摩擦因數(shù)和夾持壓力越大，回彈角和橫截面高度變形越屑稹衰絮；芯頭支撐區(qū)域內(nèi)助推速度的變化能夠影響回彈量，且不會(huì)加劇截面變形蝎业；并提出變助推速度的壓塊邊界條件組合方案增珠，以達(dá)到同時(shí)降低回彈量與橫截面高度變形量的目的。

4工藝系統(tǒng)研究

M. Strano[37]針對(duì)冷繞彎的工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的捣卵、基于經(jīng)驗(yàn)的過程弓并，通過數(shù)值計(jì)算補(bǔ)償回彈，估計(jì)彎曲的剛度（發(fā)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)）借陕，并計(jì)算了材料變化對(duì)工藝的敏感度远丸，然后以材料特性、彎管的幾何參數(shù)以及計(jì)算出的變量作為輸入?yún)?shù)對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了模糊邏輯設(shè)計(jì)册安，從而產(chǎn)生了一個(gè)綜合的奉量、基于計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)繞彎工藝的方法——TUBE PROBES。

李振強(qiáng)[38]對(duì)導(dǎo)管數(shù)控彎曲成形機(jī)理進(jìn)行了較深入的研究东著，建立針對(duì)大直徑薄壁導(dǎo)管成形特點(diǎn)的回彈解析模型笼糙，開發(fā)了導(dǎo)管數(shù)控彎曲工藝數(shù)據(jù)庫，為實(shí)現(xiàn)大直徑薄壁導(dǎo)管數(shù)控彎曲成形提供了有價(jià)值的參考。

潘昌平[39]本著理論分析與工程實(shí)際相結(jié)合的原則拳喘，針對(duì)薄壁管彎曲回彈控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)苫昌，并采用VB6.0開發(fā)具有回彈補(bǔ)償功能的彎管機(jī)控制系統(tǒng)，從而為薄壁管彎曲回彈的補(bǔ)償提供了一條可行途徑幸海。

此外祟身，西北工業(yè)大學(xué)的楊合（劉郁麗、詹梅物独、李恒等）教授團(tuán)隊(duì)[40-42]針對(duì)薄壁管塑性彎曲過程中出現(xiàn)的缺陷袜硫，運(yùn)用能量法與有限元相結(jié)合的方法進(jìn)行了大量基礎(chǔ)研究，在預(yù)測管材彎曲過程中的失穩(wěn)起皺挡篓、確定成形極限婉陷、回彈等方面積累了一定的研究基礎(chǔ)，開發(fā)了基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的數(shù)控彎管仿真系統(tǒng)（NCTBS）官研，集成了數(shù)控彎管工藝的CAD/CAPP/CAE/CAM技術(shù)秽澳，初步實(shí)現(xiàn)數(shù)控彎管從設(shè)計(jì)、仿真到數(shù)控生產(chǎn)的工藝規(guī)程系統(tǒng)化和規(guī)范化戏羽，對(duì)有效實(shí)現(xiàn)數(shù)控彎管工藝的質(zhì)量控制具有重要意義担神。近年來，利用有限元數(shù)值模擬技術(shù)始花，針對(duì)難成形材料（鈦合金）管材的數(shù)控彎曲也進(jìn)行了相關(guān)研究[43-44]入驮。

金屬管材空間變曲率彎曲成形回彈研究

由于設(shè)計(jì)性能、安裝空間以及輕量化等要求茴辈，管件的設(shè)計(jì)形狀也變得日趨復(fù)雜[40抚送，45-46]。如在航空航天烛储、車輛以及發(fā)動(dòng)機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域象讶，越來越多的管件結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為復(fù)雜空間構(gòu)型累换，這里所講的空間構(gòu)型并非傳統(tǒng)的每次彎曲都在某一平面上完成的多拐直管類零件棺玫，而是某些部位的彎曲是在非平面上完成的空間變曲率彎管，即彎曲段管材軸線撓率不恒等于零的空間構(gòu)型彎管待插。

由于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上的導(dǎo)管眾多竭撇，如圖2所示，要求盡可能節(jié)省其所占空間捷妥，因此必須將導(dǎo)管彎曲成各種空間形狀你义，以避免在有限的空間相互干涉。又例如美國設(shè)計(jì)生產(chǎn)的太陽能STERLING發(fā)電機(jī)中散熱管系中的某管材零件摩潮，其材料為高強(qiáng)度合金鋼况既，管件軸線為空間曲線設(shè)計(jì)。

由于這種變曲率彎管的彎曲形狀不規(guī)則，與傳統(tǒng)定曲率彎曲相比存在不均勻性特點(diǎn)棒仍，從而強(qiáng)化了其幾何非線性和邊界非線性程度悲靴，回彈問題復(fù)雜，嚴(yán)重增加了對(duì)其研究的難度莫其，并為管材成形技術(shù)提出了新的課題與挑戰(zhàn)癞尚。

1國外空間變曲率彎管成形工藝研究

德國的Peter Gantner等[47]提出一種能夠較好適合空間任意曲線成形的“自由彎曲（Free-Bending）”新方法，如圖3所示乱陡。這一方法的核心是將管材逐步推過一個(gè)可以在空間一定角度范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模型腔浇揩，幾乎能夠成形任意外形的彎管，但是彎曲半徑要是管材半徑的2.5倍憨颠，對(duì)材料參數(shù)的變化也較為敏感胳徽。通過調(diào)整彎曲模型腔轉(zhuǎn)動(dòng)來控制彎管成形形狀（回彈），并且這一研究工作尚處于起步階段烙心，未見相關(guān)理論研究的報(bào)道膜廊。

多特蒙德大學(xué)（德）成形技術(shù)與輕量化結(jié)構(gòu)研究所（IUL）的S. Chatti, M. Hermes, A. Weibrich, A. E. Tekkaya等[48-50]針對(duì)扭矩疊加空間彎曲工藝TSS（Torque Superposed Spatial Bending）及Three-Roll-Bending工藝方案進(jìn)行數(shù)值模擬研究，基于滾彎工藝淫茵，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整彎曲外形和施加扭矩牡科，控制成形工藝參數(shù)，來達(dá)到彎曲不同半徑和角度的目的师莫，如圖4所示桂喂。在此基礎(chǔ)上通過相關(guān)試驗(yàn)及半解析計(jì)算方法對(duì)應(yīng)力疊加方法作用于任意二維、三維管件彎曲回彈的影響規(guī)律進(jìn)行簡要分析狮消，但對(duì)于回彈的控制未做深入研究成揍。

日本的Hiroyuki Goto等[51]提出了一種新多功能彎管機(jī)，如圖5所示搪古。將管坯送入固定模具（Fixed die）和移動(dòng)模具（Mobile die）冻款，通過調(diào)整移動(dòng)模具的位置來實(shí)現(xiàn)彎曲。彎曲半徑由移動(dòng)模與管坯的相對(duì)距離和方向來控制赁霉，彎曲角度通過調(diào)整管坯的進(jìn)給長度來控制筝赶，進(jìn)而通過控制相關(guān)參數(shù)來調(diào)整彎管成形的幾何尺寸（包括回彈影響）。移動(dòng)模由液壓伺服驅(qū)動(dòng)的6自由度并聯(lián)控制（PKM）谬碱。

2國內(nèi)空間變曲率彎管回彈研究

西北工業(yè)大學(xué)李雁鵬舰桑、吳建軍[52-53]針對(duì)空間非平面彎管做了一部分前期研究，提出用離散的平面圓弧曲線去近似逼近空間彎管三維軸線蠢挡，對(duì)離散成若干段圓弧的彎管回彈分別給予補(bǔ)償弧岳，將離散圓弧拼接確定整個(gè)回彈補(bǔ)償后的彎管形狀，以此作為加工模具的型面业踏。從而為加工考慮回彈的空間非平面彎管提供了一種新途徑禽炬。

張深、吳建軍[54]在此基礎(chǔ)上，以小直徑厚壁空間非平面彎管回彈成形缺陷為研究目標(biāo)腹尖，提出將空間回彈離散平面化后艺演，分別考慮其平面的回彈特征，再進(jìn)行二維到三維回彈轉(zhuǎn)換桐臊，最終拼接胎撤、修正的數(shù)值模擬回彈預(yù)測方法（3D-2D-3D解析方法）。并以此為基礎(chǔ)断凶，針對(duì)空間彎管繞彎成形以轉(zhuǎn)動(dòng)為主伤提，大幾何位移變形且回彈量大的特點(diǎn)，提出彎曲回彈對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)位移矢量與曲線局部Frenet標(biāo)架相結(jié)合的節(jié)點(diǎn)幾何補(bǔ)償法认烁，利用迭代算法對(duì)空間彎管繞彎模具型面進(jìn)行回彈補(bǔ)償修正[55]肿男，有效控制彎曲回彈誤差，保證空間變曲率彎管幾何精度来鸟。從而建立了一種將空間變曲率管材彎曲回彈問題合理簡化為多平面回彈問題的初步解決方案皂州，并為空間變曲率彎管回彈補(bǔ)償提出了一種新的研究思想。

金屬管材彎曲成形回彈研究存在問題及發(fā)展趨勢

在沖壓成形領(lǐng)域甲祖，隨著有限元數(shù)值分析技術(shù)的日益完善劈产，以及材料性能測試與試驗(yàn)手段的提高，板料成形回彈的預(yù)測鞍伟、補(bǔ)償和控制已經(jīng)有了很好的基礎(chǔ)卡涮。然而，對(duì)于管材彎曲回彈這一問題秀吧，由于問題的復(fù)雜性皱耗、目前理論預(yù)測局限性以及材料性能測試的難度，仍然無法解決好醒腹。尤其針對(duì)空間變曲率彎曲回彈极棵，更是包括板料彎曲成形在內(nèi)的塑性加工學(xué)科的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。

（1）在金屬管材彎曲成形理論研究過程中漆暑，建立的傳統(tǒng)力學(xué)解析模型非常復(fù)雜嗤详，且普遍做了大量的簡化和假設(shè)，相關(guān)理論公式中僅包含材料參數(shù)扣汪、彎曲角和彎曲半徑等基本參數(shù)断楷，而實(shí)際生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)和模具參數(shù)等對(duì)成形質(zhì)量的影響不容忽略锨匆，因此通過理論解析研究對(duì)管材彎曲回彈過程進(jìn)行定性分析是可行的崭别，但回彈預(yù)測的定量分析精度普遍不高，僅可為實(shí)際生產(chǎn)恐锣、試驗(yàn)研究以及有限元數(shù)值模擬分析提供前期指導(dǎo)茅主。

（2）試驗(yàn)是管材彎曲成形回彈問題研究的有效手段之一，不但可以驗(yàn)證管材彎曲回彈理論解析及有限元數(shù)值模擬結(jié)果的有效性，而且還可進(jìn)一步研究各種參數(shù)對(duì)管材彎曲回彈的影響規(guī)律诀姚，但這種方法建立在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上响牛，需要耗費(fèi)大量人力、物力赫段、財(cái)力呀打，作為相關(guān)研究方法有效性驗(yàn)證手段的意義較大。同時(shí)糯笙，針對(duì)金屬管材彎曲成形規(guī)律的深入研究贬丛，需要以準(zhǔn)確獲得材料的力學(xué)性能參數(shù)為基礎(chǔ)。但目前對(duì)于材料性能的研究多集中在板材夯铡，針對(duì)管材力學(xué)性能的研究較少坊秉。由于管材生產(chǎn)工藝的不同，管材與板材基本力學(xué)性能存在差異闷墅。文獻(xiàn)[56-57]針對(duì)管材成形性能參數(shù)難以確定的現(xiàn)狀前忿，采用液壓局部脹形的方法測量管材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的材料性能參數(shù)，但由于方法復(fù)雜熙屁、影響因素眾多扁奢、成本較高，試驗(yàn)實(shí)施比較困難匹憎。要獲得材料準(zhǔn)確的力學(xué)性能數(shù)據(jù)我昵，需要對(duì)特定規(guī)格的管材進(jìn)行深入的試驗(yàn)研究。

（3）隨著彈塑性成形有限元理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和不斷進(jìn)步玫桅，人們越來越傾向于采用數(shù)值模擬技術(shù)研究管材彎曲成形回彈問題芬角，其中主要是運(yùn)用有限元模擬技術(shù)對(duì)管材彎曲成形回彈問題進(jìn)行研究。國內(nèi)外學(xué)者在此方面已取得豐碩成果哭振，但由于管材彎曲成形及回彈的非線性特點(diǎn)彻秆，使得數(shù)值模擬技術(shù)在金屬管材彎曲領(lǐng)域還存在許多具體難題，如：如何建立一個(gè)能真實(shí)反映材料在成形過程中變形規(guī)律的本構(gòu)關(guān)系结闸，有限元數(shù)值模擬參數(shù)（如單元類型唇兑、高質(zhì)量有限元網(wǎng)格劃分、質(zhì)量放大系數(shù)等）的選擇桦锄，這些都對(duì)管材彎曲回彈影響較大扎附，還有待進(jìn)一步研究。

（4）隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展结耀，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫專家系統(tǒng)等智能技術(shù)也被應(yīng)用在管材彎曲成形領(lǐng)域留夜。例如吳光飛[58]以改進(jìn)后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立彎管機(jī)智能控制系統(tǒng)模型图甜，利用大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元模擬數(shù)據(jù)作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)碍粥，進(jìn)行回彈鳖眼、橢圓度等質(zhì)量參數(shù)的預(yù)測，根據(jù)預(yù)測值嚼摩，采用比例調(diào)整的方法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整钦讳，開發(fā)了數(shù)控彎管成形過程智能控制系統(tǒng)，為金屬管材彎曲成形回彈問題研究提供了一種綜合性研究思路枕面。

（5）除傳統(tǒng)鋁合金栖挣、銅及不銹鋼等材料管材，各種鈦合金贮祥、鎂合金及高強(qiáng)度合金鋼等非傳統(tǒng)材料的金屬管材擎若、金屬復(fù)合管彎曲回彈研究也亟待進(jìn)一步深入。其中改佛，金屬復(fù)合管[59]是由兩種或兩種以上不同材料構(gòu)成漂肖，管層之間通過各種變形和連接技術(shù)形成緊密結(jié)合的特殊管材，它可以充分利用基材和覆層金屬各自的優(yōu)點(diǎn)遵奇，具有節(jié)約貴金屬躯括、良好性價(jià)比等特點(diǎn)，從而能夠有效提高零件的綜合機(jī)械性能和抗腐蝕能力杏恍，在航空航天及汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景轮昧。

（6）能夠?qū)崿F(xiàn)小曲率半徑彎曲的管材剪切彎曲成形工藝[60]；具有減小截面畸變胆狐、延緩薄壁管內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺熟排、提高彎曲成形極限等優(yōu)點(diǎn)的管材內(nèi)壓彎曲成形工藝[61]；生產(chǎn)周期短虱而、柔性大筏餐、精度高等特點(diǎn)的無外力非接觸式管材激光（熱應(yīng)力）彎曲成形工藝[62]以及其他無模彎曲等管材彎曲成形新工藝的提出，也為金屬管材彎曲成形回彈問題的控制研究提出了新的解決方案牡拇。同時(shí)關(guān)于金屬管材空間變曲率彎曲成形及回彈問題的研究魁瞪，尚處于起步階段，仍需要做進(jìn)一步深入研究惠呼。

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