【作 者】唐浩興;楊帆;路勝海;劉龍琴;周銀;鄭宇;溫彤

　　螺（波）紋薄壁管在航空航天、交通運輸?shù)阮I域的熱交換以及動力、輸送系統(tǒng)中有著重要應用[1–2]。目前，螺紋管的成形方法主要有拉拔、熱軋、擠壓和滾珠旋壓等 [3–4]。其中，擠壓工藝可以通過變換模具上的翅片或溝槽，得到內(nèi)凹或外凸螺紋，效率高、批量生產(chǎn)時效益好；滾珠旋壓工藝中，鋼球使摩擦磨損大幅減少，模具壽命大幅提高。但整體上，這些方法均需要專用模具，特別是在小批量或產(chǎn)品試制時缺乏優(yōu)勢。

　　漸進成形是一種基于局部成形、連續(xù)變形方式的低成本板料柔性加工工藝 [5–7]。近年來，該工藝逐漸擴展到了管件等多種類型的薄壁件成形，如管壁的翻孔、局部成形、管端擴（縮）口及壓槽等 [8–10]。管壁凹螺紋槽的漸進成形是利用一個簡單的棒狀工具頭，通過擠壓管壁并配合管坯的自身運動而達到成形效果 [11]。與旋壓等工藝相比，其優(yōu)點是無須專用模具，管徑及螺紋槽參數(shù)調(diào)節(jié)方便、柔性高，可大幅節(jié)省成本。但目前針對管壁壓槽漸進成形的研究很少，且

　　大多側(cè)重于管壁厚度均勻性、工具頭與坯料之間的接觸狀態(tài)，以及設備參數(shù)等對成形質(zhì)量的影響等。Wei 等 [12]采用了高壓水射流加工環(huán)形槽。由于摩擦力小，不需要額外的潤滑，得到的制件壁厚差異小。Grzancic 等 [13]建立了徑向壓入管壁的解析模型預測壁厚的最大減薄量，但忽略了彈性變形、高估了成形力。石珣等 [14] 研究了內(nèi)旋壓成形槽的三向載荷變化及管壁應變分布情況，認為主軸轉(zhuǎn)速是主要影響因素。侯曉莉等 [15] 以T3 紫銅材料為例，研究了管壁內(nèi)外側(cè)應力應變的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)連接區(qū)的拉力和摩擦力的共同作用使得管壁高度增大，局部位置隆起導致輪廓高度曲線差異變大。Guo[16]和王成[17]等認為增加單次進給量雖然增大了成形力，但可以使變形更加均勻?？傮w上，由于管壁漸進成形的變形模式與在壓力機上的傳統(tǒng)沖壓工藝存在很大差異，目前對相關規(guī)律的認識不足，有必要針對實踐中普遍存在的回彈控制、壁厚減薄及制件精度低等問題開展研究。

　　本文利用物理試驗與數(shù)值模擬，研究了薄壁鋁管螺紋槽漸進成形工藝及其變形特點，探討了管壁的回彈及其影響因素，分析了壁厚的變化規(guī)律。

　　【結 論】

　　以外徑 38mm、壁厚 1mm 的 Al6061管為對象，利用試驗和數(shù)值模擬研究了管壁螺紋槽漸進成形的變形特征。主要結論如下。

　?。?）試驗所得不同深度的螺紋槽輪廓清晰、分布均勻，槽間距與設計值誤差小于 6%，說明該漸進成形工藝可實現(xiàn)薄壁螺紋管的小批量加工，柔性高、質(zhì)量好、成本低。

　?。?）隨著槽深度增加，管壁減薄加?。坏菁y槽內(nèi)壁厚分布與普通脹形不同，由于變形的“鉸鏈”效應，底部可能出現(xiàn)增厚。

　?。?）減小工具頭的單次進給量可有效地控制管壁回彈，如單次進給量為 0.25mm 比 1.5mm 時的回彈量減少約 40.2% ；同時較小的槽間距 Δl使得局部剛度提高、材料反復變形，也可抑制回彈，如 Δl=10mm比 Δl=50mm 管壁的回彈量減小約38.5%。

　　以下是正文：