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液(ye)壓成形(xing)分析及(jí)結果評(ping)判

2025.12.28

液壓(ya)成形過(guò)程複雜(zá)且影響(xiǎng)液壓成(chéng)形性的(de)因素較(jiao)多，國内(nèi)衆多專(zhuan)家在液(ye)壓成形(xíng)CAE及缺陷(xiàn)預測方(fāng)面進行(hang)了深入(ru)的研究(jiu)。韓聰、張(zhang)偉玮、謝(xiè)文才等(děng)通過施(shī)加❤️不同(tóng)的軸向(xiàng)壓力及(jí)補料量(liang)，研究了(le)液壓成(cheng)形扭力(li)梁的起(qǐ)皺行為(wei)。郎利輝(huī)、田鵬、程(cheng)鵬志等(děng)分🧑🏾‍🤝‍🧑🏼析了(le)預成形(xing)模具形(xíng)狀和充(chong)液成形(xing)時加載(zǎi)路徑對(duì)扭力梁(liang)充☎️液成(chéng)形質量(liang)的影響(xiang)，結果表(biǎo)明：當預(yù)成形模(mó)具導向(xiàng)角度過(guo)小😍時，管(guǎn)坯被擠(ji)壓🙇‍♀️内凹(āo)變形時(shí)，圓角部(bù)位容易(yì)起皺；導(dao)向角度(du)過大時(shi)，管坯材(cai)料流❌向(xiang)凹模困(kùn)難，減薄(bao)嚴重；充(chōng)液成形(xing)時補料(liào)初始液(yè)室壓力(lì)過大，材(cái)料堆積(jī)在零件(jian)端部起(qi)皺嚴重(zhòng)。

液壓成(chéng)形件常(chang)見缺陷(xiàn)

液壓成(chéng)形件大(dà)都形狀(zhuang)複雜，材(cai)料強度(du)高，在液(ye)壓成形(xing)👈過程中(zhong)變🌈形複(fu)雜，其最(zui)常見的(de)成形缺(quē)陷有以(yi)下5類：⑴開(kāi)裂。金屬(shǔ)材🈲料局(jú)部減薄(báo)超過其(qi)本身的(de)延伸極(jí)限時，制(zhi)件出現(xiàn)裂縫或(huo)暗裂。⑵起(qǐ)皺。液壓(yā)成形後(hou)制件仍(réng)存在無(wú)法解決(jué)的皺紋(wen)，起皺産(chǎn)生的主(zhǔ)要原因(yin)是管材(cai)周長大(da)于産品(pǐn)截面周(zhōu)長，但預(yu)成形截(jié)面形狀(zhuàng)💔或内高(gāo)壓成🚶形(xing)模具分(fen)模設計(ji)不合理(li)也會導(dǎo)緻起✏️皺(zhòu)的産生(shēng)。⑶回彈。液(yè)壓成形(xing)件形狀(zhuang)複雜，成(chéng)形後各(gè)個位置(zhì)的殘留(liu)應力不(bu)均，應力(li)釋放後(hòu)造成零(ling)件變形(xing)，影響零(ling)件的尺(chǐ)寸精度(dù)。⑷飛邊。預(yu)🔴成形或(huo)液壓成(chéng)形時♍，由(yóu)于分模(mo)不合理(li)，造成模(mo)具閉合(he)前材料(liào)被擠入(ru)分模面(mian)而形成(cheng)飛邊，飛(fēi)邊不🤩僅(jin)會使零(ling)件成為(wei)廢品，而(er)💃且會造(zao)成模具(jù)損傷，是(shì)一🔅種非(fei)常嚴重(zhong)的缺陷(xiàn)。⑸不貼模(mo)。液壓成(cheng)☎️形後零(ling)件表面(miàn)與模具(ju)内腔不(bu)貼合，這(zhè)是由于(yú)液壓成(cheng)形時壓(ya)💰力不足(zu)導緻的(de)，主要發(fā)生在産(chǎn)品的小(xiǎo)圓角區(qu)域。

液壓(ya)成形CAE分(fen)析設置(zhì)

一般零(líng)件液壓(yā)成形工(gong)藝規劃(huà)為：制管(guan)→彎曲成(cheng)形→預成(cheng)形→液壓(yā)成形+液(yè)壓打孔(kong)→激光切(qie)割端頭(tou)+割孔→擴(kuò)口等工(gong)藝，Autoform可以(yi)完成從(cong)♻️彎管至(zhì)擴口等(deng)所有工(gong)序的分(fen)析。

管材(cai)設置

液(ye)壓成形(xing)一般采(cai)用焊管(guǎn)，管材是(shì)由平闆(pǎn)通過輥(gǔn)壓🏃‍♂️成形(xing)☀️，在接頭(tou)部位采(cai)用高頻(pín)焊接方(fang)式，由于(yu)焊接部(bu)位性能(néng)與其他(ta)區域不(bu)同，實際(jì)操作時(shi)應将焊(hàn)縫部位(wèi)分布🔞在(zai)零件變(biàn)形較小(xiǎo)區域，焊(han)管的厚(hòu)度一般(ban)為1.5～4.0mm。Autoform提供(gòng)了豐富(fù)的初始(shi)管材選(xuan)擇方法(fǎ)，可以選(xuan)擇初始(shi)🍓為不帶(dài)應力💰的(de)直管，或(huo)者具備(bèi)初始應(ying)力的彎(wān)管，在🌏此(ci)過程中(zhōng)需要注(zhù)意的是(shi)Autoform分析的(de)是管件(jian)中性層(céng)直徑。此(ci)外，Autoform還提(tí)供了圓(yuan)管、方管(guǎn)及變徑(jing)管等不(bú)同管材(cai)類型，用(yòng)戶可以(yǐ)根據自(zì)身需要(yao)進行選(xuǎn)擇。

工具(ju)體設置(zhì)

在定義(yì)工具體(ti)時需要(yao)确定工(gōng)具體的(de)類型，不(bú)同工具(jù)🏃🏻‍♂️需對應(ying)不🏒同的(de)工具體(tǐ)類型，圖(tu)1、圖2、圖3所(suǒ)示分别(bie)為🧑🏾‍🤝‍🧑🏼彎管(guan)、預成形(xíng)及液壓(yā)成形工(gong)具體的(de)設置，其(qi)中彎管(guan)成形工(gong)具由Autoform軟(ruan)💋件根據(jù)彎曲中(zhōng)心線自(zi)動生成(chéng)，預成形(xing)及液壓(ya)成形工(gōng)具體可(ke)以由軟(ruǎn)件生成(chéng)或者從(cóng)外部導(dao)入。

工藝(yi)參數設(she)置

彎管(guǎn)成形工(gōng)藝參數(shu)主要是(shi)彎曲角(jiǎo)速度、芯(xin)棒及芯(xīn)球數量(liàng)、摩擦系(xi)數、工具(jù)體間隙(xi)等，這些(xiē)參數需(xu)要與現(xian)場設計(ji)值保㊙️持(chi)一緻，才(cái)能得到(dao)匹配的(de)分析結(jié)果⚽。預成(cheng)形分析(xī)與沖壓(yā)分析方(fang)法✊一緻(zhi)，需要注(zhu)意的是(shi)在做扭(niǔ)力梁預(yù)成形分(fèn)析時，在(zài)V形部位(wei)存在上(shang)下兩層(ceng)闆料接(jiē)觸的問(wen)題，此時(shí)需要設(shè)置好🌈闆(pan)料接觸(chu)的🚶‍♀️參數(shu)。液壓成(cheng)形主要(yào)是内壓(ya)力、合模(mo)力、水平(ping)缸運動(dòng)參數，在(zài)實際液(ye)壓成形(xíng)過程中(zhōng)，液體壓(ya)力以及(ji)水平缸(gang)⚽運動随(sui)時間而(er)變😘化，而(er)非恒定(dìng)值。

CAE分析(xi)結果及(ji)評判

本(ben)文隻說(shuo)明Autoform軟件(jiàn)做液壓(ya)成形分(fen)析時使(shi)用的評(píng)判方法(fa)，具體評(píng)判準則(ze)基本與(yu)沖壓分(fen)析評判(pan)方法一(yi)緻，因此(ci)本文隻(zhi)針對👌與(yu)沖壓不(bu)一緻的(de)結果進(jìn)行說明(ming)，主要是(shì)貼模性(xing)、彎管過(guò)程及預(yù)成形過(guò)程缺陷(xian)的評價(jia)。

貼模性(xing)評判

對(dui)于貼模(mo)性的評(ping)判，首先(xiān)用到的(de)是接觸(chù)距離評(píng)判标準(zhun)（Contact Distance Above)，這‼️是一(yi)個最直(zhi)觀的模(mo)拟結果(guǒ)評判方(fang)法，根據(jù)産品公(gōng)差🆚要求(qiu)可以知(zhi)道液壓(yā)成形後(hòu)零件與(yu)上下模(mó)之間的(de)距離🛀，如(ru)圖4所示(shì)，扭力梁(liáng)在過渡(du)區域存(cun)在的最(zui)大距🏒離(lí)為2mm，這主(zhu)要是由(you)于産品(pǐn)局部圓(yuán)角過小(xiǎo)，在内壓(yā)力隻有(you)200MPa時無法(fǎ)完全脹(zhang)形到位(wèi)，需要更(gèng)大的内(nei)壓力才(cai)能脹形(xíng)到位。

彎(wan)管分析(xī)結果評(píng)判

對于(yu)底盤零(ling)部件來(lái)說，很多(duō)都采用(yong)沖彎的(de)方式，這(zhè)♌種方式(shì)在彎曲(qu)過程中(zhōng)會出現(xiàn)管材壓(ya)癟，如圖(tu)5所示⁉️，從(cóng)圖6中可(ke)以看出(chu)，這是由(yóu)于管材(cai)在沖彎(wān)時隻是(shì)中間部(bu)位産生(shēng)了變形(xing)，而兩頭(tou)彎🈲曲部(bù)位并未(wèi)産生變(biàn)形，因此(ci)需要通(tong)過優化(huà)工藝方(fang)💔案，解決(jué)壓🆚彎過(guo)程中🙇‍♀️出(chū)現的壓(yā)癟情況(kuàng)。

截面畸(jī)變分析(xi)

在彎管(guǎn)分析時(shí)，除了常(cháng)見的由(you)于圓角(jiǎo)半徑過(guò)小導緻(zhì)的産品(pin)内側起(qǐ)皺及外(wài)側開裂(liè)之外，還(hai)存在管(guǎn)材的截(jie)面變形(xing)，特别是(shi)在方管(guǎn)彎曲時(shí)更容易(yì)出現此(ci)類問題(tí)，如圖7所(suo)示，該彎(wan)管的彎(wān)曲半徑(jing)為120mm，頂面(mian)凹陷嚴(yan)重，通過(guo)調整模(mó)具間隙(xì)等措施(shi)可以解(jiě)決此問(wèn)題。

咬邊(biān)缺陷分(fen)析

預成(cheng)形時容(rong)易出現(xiàn)咬邊的(de)情況，Autoform分(fèn)析咬邊(bian)可以采(cai)用✌️最大(da)接觸應(ying)力（Max Contact Pressure)來判(pàn)斷，最大(da)接觸應(yīng)力值較(jiao)周邊區(qū)域🌈明顯(xiǎn)偏大，則(ze)存在發(fa)生咬邊(bian)的風險(xiǎn)，某扭力(li)梁CAE結果(guǒ)與實際(ji)情況的(de)比🌏較，如(rú)圖8、圖9所(suo)示。

進料(liao)狀态分(fen)析

對于(yu)預成形(xíng)來說，最(zui)重要的(de)是預成(cheng)形後零(ling)件能否(fǒu)達到預(yu)定的🌈形(xing)狀，以便(bian)液壓成(chéng)形能夠(gou)順利完(wán)成，最終(zhōng)生産出(chu)合格的(de)零部件(jiàn)，如圖10所(suǒ)示。在扭(niǔ)力梁的(de)預成形(xíng)過程中(zhōng)，導向角(jiao)的角度(dù)會導緻(zhi)預成形(xing)的效果(guǒ)出現偏(pian)差🈲，因此(cǐ)需要合(he)适的導(dao)🈲向角以(yǐ)滿足扭(niu)力梁☀️的(de)進料狀(zhuàng)态🍉，如圖(tu)11所示。

在(zai)預成形(xíng)過程中(zhong)可能存(cún)在起皺(zhou)或者波(bo)紋的狀(zhuang)态，有時(shí)這種起(qi)皺或者(zhě)波紋是(shì)有益的(de)，可以延(yán)緩液壓(yā)成形零(líng)件的開(kai)裂，因此(ci)在💃🏻預成(cheng)形過程(chéng)中出現(xian)的一些(xie)問題🌐，需(xū)要通♉過(guò)最終的(de)液壓成(chéng)形結果(guǒ)來判斷(duan)是否需(xū)要消除(chú)。

回彈結(jie)果評價(jia)

預成形(xing)及液壓(ya)成形後(hou)的回彈(dan)結果需(xū)要重點(diǎn)考慮，特(te)别🔴是♈高(gāo)強鋼零(líng)件預成(chéng)形後的(de)回彈可(kě)能會導(dǎo)緻液壓(yā)成形合(he)模時出(chū)現咬🐆邊(bian)等現象(xiàng)，因此在(zai)彎管及(ji)預成形(xíng)後必須(xū)增加回(hui)彈分析(xi)，判斷零(ling)件是否(fou)存在問(wen)題。彎管(guǎn)後及液(ye)壓成形(xíng)後的零(ling)件回彈(dan)狀況如(rú)圖12、圖13所(suo)示。

對于(yú)液壓成(chéng)形管材(cái)來說，大(da)部分都(dōu)是采用(yong)高頻焊(hàn)管或者(zhě)激🎯光焊(hàn)管，由于(yu)拼焊線(xiàn)位置的(de)材料性(xing)能與零(ling)件本體(tǐ)不一緻(zhì)，因此需(xū)要對拼(pin)焊線的(de)位置進(jin)行🔴分析(xi)，以🍉避免(mian)拼👣焊線(xian)布置在(zai)沖孔或(huo)者⚽小圓(yuan)角等變(biàn)形區域(yu)，如圖14所(suo)示。同時(shi)，如果有(yǒu)拼焊線(xiàn)位置材(cai)料參數(shu)，也可以(yǐ)輸入軟(ruan)件進行(háng)詳細分(fèn)析，判斷(duàn)管件是(shi)否☎️存在(zai)開裂等(děng)情況。

Autoform軟(ruǎn)件液壓(ya)成形分(fèn)析的局(jú)限性

随(sui)着電動(dòng)車輕量(liàng)化的需(xu)求，在全(quán)鋁車身(shen)上使用(yòng)液壓🈚成(chéng)形技術(shu)👉可以提(tí)高車身(shēn)的抗碰(pèng)撞等性(xìng)能，奧迪(di)A8前壁闆(pǎn)橫梁采(cǎi)用的就(jiu)是液壓(ya)成形，如(rú)圖15所示(shì)。由于Autoform的(de)功能🐇主(zhu)要集中(zhong)在沖壓(yā)方面，而(ér)非專門(men)的液壓(ya)成🌂形分(fèn)析軟🔞件(jiàn)，因此其(qi)無法完(wán)成“日”字(zì)形等型(xing)材液壓(ya)成形分(fen)析。同時(shi)針對鋁(lǚ)型材的(de)不等壁(bì)📐厚，Autoform軟件(jian)也無法(fǎ)進行有(yǒu)效分析(xī)，需要等(deng)效成相(xiang)同壁厚(hou)才行，因(yīn)此對分(fèn)析結果(guo)具有一(yī)定損失(shi)。

結論

⑴利(li)用Autoform軟件(jian)的速度(du)及操作(zuo)便利性(xing)，可以快(kuai)速的完(wán)成從彎(wan)管、預成(chéng)形、液壓(ya)成形、激(ji)光切割(gē)等各種(zhong)分析工(gōng)作。

⑶對于“日(rì)”字鋁型(xíng)材及不(bú)等壁厚(hòu)鋁型材(cai)，由于軟(ruǎn)件的😄局(jú)限性🌈，Autoform無(wú)🏃🏻‍♂️法完成(cheng)相應的(de)分析工(gōng)作，需要(yào)采用其(qi)他🤟軟件(jian)開展🚶‍♀️此(cǐ)類零件(jian)的分析(xī)工作。

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