本文比较了不同管材/压块摩擦条件下管材的壁厚变化和截面畸变情况。由图18 可知，管材/压块间摩擦越大，管材截面畸变程度控制得越好；管材/压块摩擦的减小加剧了管材截面畸变程度。同时图19 表明，增大管材/压块间摩擦有助于控制外侧壁厚的减薄程度。这是由于，增大管材/压块摩擦能够更好地发挥压块的侧推作用，即更有效地将材料向弯曲区域推进，从而同时控制截面畸变程度和壁厚减薄。

图18 不同管材／压块摩擦系数对应截面畸变 图19 不同管材／压块摩擦系数对应壁厚变化

对弯曲模作用力历史变化的观察表明（图20 所示），管材/压块间摩擦系数越小，弯曲模所受的作用力越大。但在大于一定程度后再增加摩擦对模具作用力的影响不再显著增大。因此，在实际生产中，应将管材/压块的摩擦增大，从而保证管件的截面畸变程度和壁厚减薄程度，但也不应如管材/夹块一样过分增大，不但不能显著提高壁厚减薄和截面畸变程度，而且容易造成管材外表面产生划伤。

图20 不同管材／压块摩擦系数对应弯曲模作用力 图21 不同管材／弯曲模摩擦系数对应的f 值

4.5 管材／弯曲模摩擦的影响

在模拟中，管材/弯曲模间的摩擦系数取值分别为0~0.5。其余参数均与实验中采用的参数保持一致。在所有摩擦条件下，管材均没有发生失稳起皱。

图21 所示为不同管材/弯曲模摩擦条件下f 值的历史变化曲线。可以知道，随着管材/弯曲模间摩擦系数的增大，管材失稳起皱的趋势越明显，这同文献[15]中的理论预测结果一致。这是由数控绕弯塑性成形过程的塑性变形特点决定的，即材料被夹持过弯曲切点以后便与弯曲模内槽贴模，并产生压缩变形。此时若这一界面间的摩擦力增大，则阻碍了临界失稳区坯料的稳定压缩变形而发生起皱缺陷。

本文考察了不同管材/弯曲模摩擦条件下管材截面畸变、壁厚变薄情况。图22 表明，管材/弯曲模间的摩擦情况对管材外侧壁厚的变化没有显著影响，但显然在摩擦较大的情况下，管材内侧壁厚增厚程度较小。同时图23 表明，增大管材/弯曲模间摩擦可以一定程度上控制管材的截面畸变程度。

图22 不同管材／弯曲模摩擦系数对应的截面畸变 图23 不同管材／弯曲模摩擦系数对应的壁厚变化

图24 所示为不同管材/弯曲模条件下弯曲模作用力的历史曲线。研究表明，管件/弯曲模摩擦越大，弯曲模作用力越小。因此，综合以上分析，在实际生产中，应将管材/弯曲模的摩擦增大，从而进一步减轻截面畸变程度，又不会对失稳起皱和壁厚变化产生太大的影响。

图24 不同管材／弯曲模摩擦系数对应弯曲模作用力

5. 结论与展望

在模拟中，不同管材/模具摩擦影响着管材局部或整体的受力和流动情况，对薄壁管数控绕弯成形过程的影响复杂，同时各自的摩擦响应机理各不相同。本文的研究结论如下：

1）增大管材／防皱块摩擦有助于减少起皱趋势。同时实验研究表明增大管材/防皱块间隙将加剧防皱块的磨损。鉴于其对失稳起皱的影响显著程度并不特别高，因此应尽量减小管材/防皱块间摩擦。在理想夹持条件下，管材/芯模摩擦对失稳起皱的影响不大；但在一般条件下，管材/芯模摩擦增大会对管材产生大的拖动力，导致管材/夹块产生相对滑动，从而使管材弯曲前端易发生失稳起皱。管材/芯模间摩擦系数越大，管材外侧壁厚减薄程度越大，但内侧壁厚增厚程度不大；同时，管材/芯模间摩擦系数越小，弯曲模所受的作用力也越小。

2）减小管材/夹块摩擦同增大管材/芯模的失稳起皱的机理相同。管材/夹块摩擦条件对管材壁厚变化的影响很小，但增大这一界面的摩擦将有利于控制管材的截面畸变程度。减小管材/压块摩擦，整体上有助于减小起皱发生的趋势，但在摩擦系数较大情况下再增大摩擦，其对失稳起皱的影响已不明显。增大管材/压块间摩擦有助于控制截面畸变程度和外侧壁厚的减薄程度。管材/压块间摩擦系数越小，弯曲模所受的作用力越大。实验中采用干摩擦就可以满足要求而不划伤管件外表面。增大管材/弯曲模间摩擦系数使管材失稳起皱趋势增大，但对管材外侧壁厚的变化无显著影响，但在摩擦较大情况下，管材内侧壁厚增厚程度较小。同时，增大管材/弯曲模间摩擦可以一定程度上控制管材的截面畸变程度。管件/弯曲模摩擦越大，弯曲模作用力越小。

由以上分析，可以得到数控弯曲过程中摩擦的必要条件，即管材与夹块之间一定不能有相对滑动等。如何通过对各个部位进行最佳的摩擦条件选择，进而达到整体上摩擦的最优选取。但在实际应用中，需要在实验基础上，研究在不同弯曲速度和弯曲半径下，不同材料的管坯和模具在使用某种润滑剂时所对应的摩擦系数值，即获得不同润滑剂在不同材料管坯和材料间的摩擦系数的大小；另外，在薄壁管数控弯曲成形方式下，润滑剂在变形过程中不断流动可能会导致摩擦系数发生一定的变化，这就使刚开始稳定变形的成形可能后来发生了缺陷，这同模拟情况可能存在差别。

因此，尽管通过数值模拟可以获得摩擦对数控绕弯成形的作用机理，但必须要进行上述后续研究，才能使得数值模拟结果能够有效应用于实际成形过程，从而不但保证弯管过程稳定进行，而且保证了数控条件下加工过程的成形可重复性，最终实现薄壁管数控绕弯的高效、精确和稳定的成形。这是本文工作后应该尽快着手进行的。

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