三通管在工業、民用領域都有廣泛應用。一些極端的使用環境對三通管的質量和壽命要求很高，這也就意味著對加工工藝的要求也更加苛刻。

　　近年來，在三通管的加工工藝上，內高壓成形技術的應用，極大提升了三通管的成形精度和質量，契合了一些極端應用場景的要求，而且又降低了生產成本。

　　三通管的內高壓成形過程和模具圓角、管件尺寸材料等很多因素有關，其中，載荷路徑的優化尤為重要，不當的加載路徑會使成形過程出現破裂、起皺、失穩等缺陷。而傳統的優化方法在復雜的優化問題上存在一些困難，比如優化中靠經驗調整的參數較多，掌握困難；優化計算效率較低；難以保證求得全局最優，往往陷入局部最優。

　　為此我們通過下面實驗來了解一種新的載荷路徑的優化設計方法，它可以克服上述的一些困難。

　　1、用Dynaform有限元軟件建立三通管有限元模型，如下圖。

　　2、優化設計正交表選擇。先分析單個因素的影響（本文考慮三個主要影響因素內壓、軸向進給力和背壓），通過數值模擬分析可知：

　　a  隨著軸向力的增加，最小壁厚和最大壁厚增加，壁厚差在不斷加大，支管高度也在增加，足夠大的軸向進給力可提供足夠多的材料進給量，它是取得一定支管高度的一個前提，但是過大的軸向進給力也會造成壁厚的嚴重增加，甚至會產生折疊、塌陷現象。

　　b  內壓對成形結果的影響和主要體現在最小壁厚與支管高度上，其影響與背壓力相反。當內壓過大時，支管頂部會出現過度減薄甚至是破裂，而當內壓過小時，背壓力就顯得過大，支管高度太小。

　　c  背壓力對成形結果的影響主要體現在支管高度及最小壁厚上。隨著背壓力的減小，支管高度增大，支管頂部變形量增大導致壁厚減小，嚴重時破裂。

　　三個因素同時考慮時，通過實驗優化設計選擇出最優參數組合。需要注意的是試驗中正交表的選擇原則是能夠安排下試驗因素和交互作用的前提下，盡可能選用較小的正交表，以減少試驗次數。

　　3、對數值模擬結果進行分析。通過之前建立的有限元模型和選取的工藝參數對變形過程進行數值模擬試驗，分析不同工藝參數條件下零件的應變場、厚度分布等計算結果，找出最優的參數。

　　通過比較所選不同參數組合的試驗結果可知，三通管的主管中部壁厚增加最嚴重，是起皺的危險區，而支管頂部及過度部位是拉深失穩的危險區，容易發生破裂。

　　對所選參數進行三通管模擬分析結果也與前面模擬試驗結果相吻合。

　　4、實驗驗證。把正交試驗設計得到的最優解的參數進行試驗，并和數值模擬結果對比?？梢钥闯鲈囼灪湍M結果吻合，在支管高度，壁厚分布兩個評價指標上都相同，證明通過優化設計數值模擬能快速找出三通管內高壓成形的最優參數加載路徑。

　　該方法也表明，正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗的，不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用逐一分析，當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。雖然正交試驗設計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優水平組合，解決內高壓成形中的工藝參數優化問題。

　　【興迪源機械簡介】

　　興迪源是國內第一家向市場提供智能金屬管材內高壓成形設備的生產商，已向各個領域的客戶提供了數十臺各種規格的內高壓成形設備，合模力從400T至5000T，高達500MPa。

　　興迪源內高壓成形設備適用于制造航空航天、核電、石油化工、飲水系統、管道系統、汽車以及自行車行業的復雜異形截面空心構件。主要產品有空心結構框架、汽車車身支撐件、副車架、底盤件、進排氣系統管件，以及航空航天飛行器構件、軍工行業管件、發動機中空軸類件、發動機組合式空心凸輪軸和復雜管件等。