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本文比較了不同管材/壓塊摩擦條件下管材的壁厚變化和截面畸變情況。由圖18 可知，管材/壓塊間摩擦越大，管材截面畸變程度控制得越好；管材/壓塊摩擦的減小加劇了管材截面畸變程度。同時圖19 表明，增大管材/壓塊間摩擦有助于控制外側壁厚的減薄程度。這是由于，增大管材/壓塊摩擦能夠更好地發揮壓塊的側推作用，即更有效地將材料向彎曲區域推進，從而同時控制截面畸變程度和壁厚減薄。

圖18 不同管材／壓塊摩擦系數對應截面畸變 圖19 不同管材／壓塊摩擦系數對應壁厚變化

對彎曲模作用力歷史變化的觀察表明（圖20 所示），管材/壓塊間摩擦系數越小，彎曲模所受的作用力越大。但在大于一定程度后再增加摩擦對模具作用力的影響不再顯著增大。因此，在實際生產中，應將管材/壓塊的摩擦增大，從而保證管件的截面畸變程度和壁厚減薄程度，但也不應如管材/夾塊一樣過分增大，不但不能顯著提高壁厚減薄和截面畸變程度，而且容易造成管材外表面產生劃傷。

圖20 不同管材／壓塊摩擦系數對應彎曲模作用力 圖21 不同管材／彎曲模摩擦系數對應的f 值

4.5 管材／彎曲模摩擦的影響

在模擬中，管材/彎曲模間的摩擦系數取值分別為0~0.5。其余參數均與實驗中采用的參數保持一致。在所有摩擦條件下，管材均沒有發生失穩起皺。

圖21 所示為不同管材/彎曲模摩擦條件下f 值的歷史變化曲線。可以知道，隨著管材/彎曲模間摩擦系數的增大，管材失穩起皺的趨勢越明顯，這同文獻[15]中的理論預測結果一致。這是由數控繞彎塑性成形過程的塑性變形特點決定的，即材料被夾持過彎曲切點以后便與彎曲模內槽貼模，并產生壓縮變形。此時若這一界面間的摩擦力增大，則阻礙了臨界失穩區坯料的穩定壓縮變形而發生起皺缺陷。

本文考察了不同管材/彎曲模摩擦條件下管材截面畸變、壁厚變薄情況。圖22 表明，管材/彎曲模間的摩擦情況對管材外側壁厚的變化沒有顯著影響，但顯然在摩擦較大的情況下，管材內側壁厚增厚程度較小。同時圖23 表明，增大管材/彎曲模間摩擦可以一定程度上控制管材的截面畸變程度。

圖22 不同管材／彎曲模摩擦系數對應的截面畸變 圖23 不同管材／彎曲模摩擦系數對應的壁厚變化

圖24 所示為不同管材/彎曲模條件下彎曲模作用力的歷史曲線。研究表明，管件/彎曲模摩擦越大，彎曲模作用力越小。因此，綜合以上分析，在實際生產中，應將管材/彎曲模的摩擦增大，從而進一步減輕截面畸變程度，又不會對失穩起皺和壁厚變化產生太大的影響。

圖24 不同管材／彎曲模摩擦系數對應彎曲模作用力

5. 結論與展望

在模擬中，不同管材/模具摩擦影響著管材局部或整體的受力和流動情況，對薄壁管數控繞彎成形過程的影響復雜，同時各自的摩擦響應機理各不相同。本文的研究結論如下：

1）增大管材／防皺塊摩擦有助于減少起皺趨勢。同時實驗研究表明增大管材/防皺塊間隙將加劇防皺塊的磨損。鑒于其對失穩起皺的影響顯著程度并不特別高，因此應盡量減小管材/防皺塊間摩擦。在理想夾持條件下，管材/芯模摩擦對失穩起皺的影響不大；但在一般條件下，管材/芯模摩擦增大會對管材產生大的拖動力，導致管材/夾塊產生相對滑動，從而使管材彎曲前端易發生失穩起皺。管材/芯模間摩擦系數越大，管材外側壁厚減薄程度越大，但內側壁厚增厚程度不大；同時，管材/芯模間摩擦系數越小，彎曲模所受的作用力也越小。

2）減小管材/夾塊摩擦同增大管材/芯模的失穩起皺的機理相同。管材/夾塊摩擦條件對管材壁厚變化的影響很小，但增大這一界面的摩擦將有利于控制管材的截面畸變程度。減小管材/壓塊摩擦，整體上有助于減小起皺發生的趨勢，但在摩擦系數較大情況下再增大摩擦，其對失穩起皺的影響已不明顯。增大管材/壓塊間摩擦有助于控制截面畸變程度和外側壁厚的減薄程度。管材/壓塊間摩擦系數越小，彎曲模所受的作用力越大。實驗中采用干摩擦就可以滿足要求而不劃傷管件外表面。增大管材/彎曲模間摩擦系數使管材失穩起皺趨勢增大，但對管材外側壁厚的變化無顯著影響，但在摩擦較大情況下，管材內側壁厚增厚程度較小。同時，增大管材/彎曲模間摩擦可以一定程度上控制管材的截面畸變程度。管件/彎曲模摩擦越大，彎曲模作用力越小。

由以上分析，可以得到數控彎曲過程中摩擦的必要條件，即管材與夾塊之間一定不能有相對滑動等。如何通過對各個部位進行最佳的摩擦條件選擇，進而達到整體上摩擦的最優選取。但在實際應用中，需要在實驗基礎上，研究在不同彎曲速度和彎曲半徑下，不同材料的管坯和模具在使用某種潤滑劑時所對應的摩擦系數值，即獲得不同潤滑劑在不同材料管坯和材料間的摩擦系數的大小；另外，在薄壁管數控彎曲成形方式下，潤滑劑在變形過程中不斷流動可能會導致摩擦系數發生一定的變化，這就使剛開始穩定變形的成形可能后來發生了缺陷，這同模擬情況可能存在差別。

因此，盡管通過數值模擬可以獲得摩擦對數控繞彎成形的作用機理，但必須要進行上述后續研究，才能使得數值模擬結果能夠有效應用于實際成形過程，從而不但保證彎管過程穩定進行，而且保證了數控條件下加工過程的成形可重復性，最終實現薄壁管數控繞彎的高效、精確和穩定的成形。這是本文工作后應該盡快著手進行的。

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