【作 者】 郭訓(xùn)忠;楊秋成;程誠;劉春梅;徐勇;白雪山;李光俊

　　型材彎曲件作為重要的承力結(jié)構(gòu)件在航空航天、高鐵、汽車、建筑等工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用 [1]。特別在航空和汽車領(lǐng)域，金屬型材極大地減輕了飛機的重量，增強了飛機零部件的抗應(yīng)力腐蝕性能和抗疲勞性能，同時型材彎曲構(gòu)件作為新能源汽車的承力部分，有利于降低能耗，節(jié)約資源[2–3]。

　　目前，該類構(gòu)件在國內(nèi)多采用拉彎、壓彎、滾彎及內(nèi)高壓等成形方法。由于內(nèi)高壓成形方法存在開模、試模、修模等過程，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低，且成本高昂 [4]。傳統(tǒng)彎曲工藝一方面只能成形出空間幾何構(gòu)型較簡單的構(gòu)件，難以滿足復(fù)雜軸線構(gòu)件的成形需求 [5]；另一方面，構(gòu)件在成形過程中容易產(chǎn)生截面扁化等缺陷，成形質(zhì)量難以控制 [6–8]。因此，目前航空工業(yè)成形復(fù)雜型材彎曲構(gòu)件時，大多基于手工矯形法，耗費了極大的人力和物力 [9]。

　　本文從六軸自由彎曲成形技術(shù)的原理入手，對關(guān)鍵裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計、成形軌跡的算法解析等進行了介紹。采用有限元模擬與成形試驗結(jié)合的方法研究了方管無芯六軸自由彎曲成形時壁厚分布的特點，并分析了截面扭轉(zhuǎn)對成形構(gòu)件的彎曲半徑和彎曲方向的影響規(guī)律。

　　結(jié)論：

　　（1）方管六軸自由彎曲成形后壁厚最大增厚處位于彎曲內(nèi)側(cè)與扭轉(zhuǎn)外表面相交的棱邊上，而最大減薄處則位于彎曲外側(cè)與扭轉(zhuǎn)內(nèi)表面相交的棱邊上。

　?。?）當(dāng)方管六軸自由彎曲成形時的偏心距不變，隨扭轉(zhuǎn)角度的增大，構(gòu)件彎曲半徑的大小無明顯變化，但是構(gòu)件彎曲方向與原來的偏差增大；在成形段時，構(gòu)件彎曲方向會始終沿扭轉(zhuǎn)角方向繼續(xù)發(fā)生改變，使構(gòu)件軸線呈現(xiàn)螺旋形。

　?。?）基于 304 不銹鋼方管的有限元模擬結(jié)果，開展了螺旋軸線方管構(gòu)件的實際成形試驗，成形結(jié)果與有限元模擬結(jié)果基本吻合，證實了六軸自由彎曲有限元模擬的準(zhǔn)確性。

　　以下是正文：