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液壓成形分析(xi)及結果評判

液壓(yā)成形過程複雜且(qie)影響液壓成形性(xing)的因素較多，國内(nei)🤩衆多專家在液壓(yā)成形CAE及缺陷預測(ce)方面進行了深入(rù)的研究。韓聰、張偉(wei)玮、謝文才等通過(guo)施加❄️不同的👌軸向(xiang)壓力及補料量，研(yán)究了液壓成形扭(niǔ)力梁的起皺✊行為(wei)。郎利輝、田鵬、程鵬(peng)志等分析了預成(chéng)形模具形狀和充(chong)液成形㊙️時加載路(lù)徑對扭力梁充液(yè)成形質量的影響(xiang)，結果表明：當預成(cheng)形模具導向角度(dù)過小時，管坯被擠(ji)壓🏃‍♀️内凹變形時，圓(yuan)角部位容易起皺(zhòu)；導向角度過📱大時(shí)，管坯材料流向凹(ao)模困難，減薄嚴重(zhòng)；充液成形時補料(liao)初🐉始液室壓力過(guo)大，材🔞料堆積在零(ling)件端🥰部起皺嚴重(zhòng)。

液壓成形件常見(jian)缺陷

液壓成形件(jian)大都形狀複雜，材(cái)料強度高，在液壓(yā)成形🌈過程中變形(xíng)複雜，其最常見的(de)成形缺陷有以下(xia)5類：⑴開裂。金屬材料(liào)局部減薄超過其(qi)本身的延伸極限(xiàn)時，制件出現裂縫(féng)或暗裂。⑵起皺。液壓(yā)成形後制件⛹🏻‍♀️仍存(cun)在無法解決的皺(zhou)紋，起皺産生的主(zhu)要原因是管材周(zhou)長大于産品截面(mian)周長，但預成形截(jié)面形狀或内高壓(yā)成形模具分模設(she)計🌈不合理也會導(dǎo)💯緻起皺的産生。⑶回(huí)彈。液壓成形件形(xíng)狀複雜，成形後各(ge)個位置的殘留應(yīng)力不均，應力釋放(fang)後造成零件變形(xíng)☂️，影響零件的尺寸(cùn)精度🈲。⑷飛邊。預成形(xíng)或液壓成形時，由(you)于分模不合理，造(zào)成模具閉合前材(cai)料被擠入分模面(miàn)而形成飛邊，飛邊(bian)不僅會使零件成(cheng)為廢品，而且會造(zao)成模具損傷，是一(yi)種非常嚴重的缺(quē)陷。⑸不貼模。液壓成(chéng)形後零件表面與(yu)模具内腔不貼合(he)，這是由于液壓成(chéng)形時壓力不足導(dǎo)緻的，主要發生在(zài)産品的小圓角區(qu)域。

液壓成形CAE分析(xī)設置

一般零件液(yè)壓成形工藝規劃(huà)為：制管→彎曲成形(xíng)→預成🌈形☁️→液壓成形(xíng)+液壓打孔→激光切(qie)割端頭+割孔→擴口(kou)等工🧡藝，Autoform可以完成(chéng)從彎管至擴口等(deng)所有工序的分析(xī)。

管材設置

液壓成(cheng)形一般采用焊管(guǎn)，管材是由平闆通(tōng)過輥壓成形，在接(jiē)頭部位采用高頻(pin)焊接方式，由于焊(han)接部🛀🏻位性能與其(qí)他區域不同🎯，實際(jì)操作時應将焊縫(feng)部🐪位分布在零件(jian)變形較小區域，焊(hàn)管的厚度一般為(wei)1.5～4.0mm。Autoform提供了豐富的初(chū)始管材選擇方法(fǎ)，可以💃選擇初始💋為(wéi)不帶應力的直管(guan)，或者🔴具備初始應(yīng)力的彎管，在此過(guo)程中需🔴要注意的(de)是Autoform分析的是管件(jian)中性層直徑。此外(wai)，Autoform還提供了🔴圓管、方(fang)管及變徑🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管等不(bú)同管材類型，用戶(hu)可以根據♊自身需(xū)要進行選擇。

工具(ju)體設置

工藝參數設置(zhì)

彎管成形工藝參(can)數主要是彎曲角(jiao)速度、芯棒及芯球(qiu)👈數量💋、摩擦系數、工(gong)具體間隙等，這些(xiē)參數需要與現場(chang)設計值保持一緻(zhì)，才能得到匹配的(de)分析結果。預成形(xing)分析與沖壓分析(xī)方法一緻，需要注(zhù)意的是在做扭力(lì)梁預成形分析時(shi)，在V形部位存♈在上(shàng)下兩層闆料接觸(chù)的問題，此時需要(yao)設置好闆料接觸(chu)的參數。液壓成形(xing)主要是内壓力、合(he)模力、水平缸運動(dong)參數，在實際液壓(ya)成形過🌏程中，液體(ti)壓力以及水平☀️缸(gāng)運動随時間而變(biàn)化，而非恒定值。

CAE分(fèn)析結果及評判

本(ben)文隻說明Autoform軟件做(zuò)液壓成形分析時(shi)使用的評判☀️方📐法(fa)💋，具體評判準則基(ji)本與沖壓分析評(píng)判方法一🔴緻，因此(cǐ)本文隻針對與沖(chòng)壓不一緻的結果(guǒ)進行說明，主要是(shì)貼模🔞性、彎管⭕過程(chéng)及預成形過程缺(que)陷的⛱️評價。

貼模性(xing)評判

對于貼模性(xìng)的評判，首先用到(dào)的是接觸距離評(ping)判标準（Contact Distance Above)，這是🌈一個(ge)最直觀的模拟結(jié)果評判方法，根據(jù)産品公差要求可(kě)以🌈知道液壓成形(xing)後零件與上下模(mó)之間😍的距離，如圖(tú)4所示，扭力梁在過(guò)渡區域存在🐕的最(zui)大距離為2mm，這主要(yào)是由于産品局部(bu)圓角過小，在内壓(yā)力隻♉有200MPa時無法完(wán)全脹形到位✔️，需要(yao)更大的内壓力才(cai)能💁脹形到位。

彎管(guan)分析結果評判

對(dui)于底盤零部件來(lai)說，很多都采用沖(chòng)彎的方式，這種🛀🏻方(fang)式在彎曲過程中(zhōng)會出現管材壓癟(biě)，如圖5所示🛀🏻，從圖6中(zhong)可以看出，這🌈是由(you)于管材在沖彎時(shí)隻是中🐅間部位産(chǎn)生了變形，而兩頭(tou)彎曲部位并未産(chan)生變😍形，因此需要(yào)通過優化工藝方(fāng)案，解決壓彎過程(cheng)中出現的壓癟情(qíng)況。

截面畸變分析(xī)

在彎管分析時，除(chú)了常見的由于圓(yuan)角半徑過小導🙇🏻緻(zhi)的産品内側起皺(zhou)及外側開裂之外(wài)，還存在管材的截(jié)面變形，特别是在(zài)方😄管彎曲時更容(róng)易出現此類問題(tí)✂️，如圖7所示，該彎管(guǎn)的彎曲半徑為120mm，頂(dǐng)面凹陷嚴重，通過(guò)調整模具間隙等(deng)措💁施可以解決此(ci)問題。

咬邊缺陷分(fèn)析

預成形時容易(yi)出現咬邊的情況(kuang)，Autoform分析咬邊可以采(cai)用最大接觸應力(li)（Max Contact Pressure)來判斷，最大接觸(chu)應力值較周邊區(qū)域明顯偏大，則存(cún)🈲在發生咬邊的風(feng)險，某扭力梁CAE結果(guo)與實際情況的比(bǐ)較，如圖8、圖9所示。

進(jìn)料狀态分析

對于(yu)預成形來說，最重(zhong)要的是預成形後(hou)零件能否達🌈到預(yu)定的形狀，以便液(ye)壓成形能夠順利(lì)完成，最終生産出(chū)合格的零部件，如(rú)圖10所示。在扭力梁(liáng)的預🛀🏻成形過程中(zhong)，導向角的⭐角度會(huì)導緻預成形的效(xiao)果出現偏差，因此(cǐ)需要合适的導向(xiang)角以滿足扭力梁(liang)的進料狀态，如圖(tu)11所示。

在預成形過(guo)程中可能存在起(qi)皺或者波紋的狀(zhuàng)态🐪，有時這種起❓皺(zhou)或者波紋是有益(yi)的，可以延緩液壓(ya)成形零件的開裂(liè)，因此在🛀🏻預成形過(guò)程中出現的一些(xiē)問題，需要通過最(zuì)終🏃🏻的液壓成形結(jié)果來判斷是否需(xu)要消除。

回彈結果(guǒ)評價

預成形及液(ye)壓成形後的回彈(dan)結果需要重點考(kǎo)慮，特别是高強鋼(gāng)零件預成形後的(de)回彈可能會導緻(zhì)液壓成形合模時(shí)出現咬邊等現象(xiang)，因此在彎管及預(yù)成形後必須增加(jiā)回彈分析，判斷零(líng)件是否存在問題(tí)。彎管後及液壓成(chéng)形後的零件回彈(dan)狀況如圖㊙️12、圖13所示(shì)。

對于液壓成形管(guǎn)材來說，大部分都(dōu)是采用高頻焊管(guan)或者激光焊管，由(yóu)于拼焊線位置的(de)材料性能與零件(jian)本體不一緻，因此(cǐ)需要對拼焊線的(de)位置進行分析，以(yǐ)避免拼焊線布置(zhi)在沖孔或者小圓(yuan)角等變形區域，如(rú)圖14所示。同時，如果(guǒ)有拼焊線位置材(cái)料參數，也可以輸(shu)入軟件進行詳細(xì)分析，判斷管件是(shì)否存在開裂等🤟情(qing)♉況。

Autoform軟件液壓成形(xíng)分析的局限性

随(sui)着電動車輕量化(hua)的需求，在全鋁車(che)身上使用液壓成(chéng)形技術可以提高(gao)車身的抗碰撞等(deng)性能，奧迪A8前壁闆(pǎn)橫梁采用的就是(shi)液壓成形，如圖15所(suǒ)示。由于Autoform的功能主(zhu)要集🥰中在沖壓方(fang)面，而非專門的液(yè)壓成形分析軟件(jiàn)，因此其無法完成(chéng)“日”字形等型材液(yè)壓成形分析。同時(shi)針對鋁型材的不(bu)等壁厚，Autoform軟件也無(wu)法進行有效分析(xi)，需要等效成相同(tong)壁厚才行，因此㊙️對(duì)分析結果具有一(yī)定損失。

結論

⑴利用(yòng)Autoform軟件的速度及操(cāo)作便利性，可以快(kuai)速的完成💃從彎管(guan)、預成形、液壓成形(xíng)、激光切割等各種(zhǒng)分析工作。

⑵通過Autoform分(fen)析結果，除了可以(yi)進行開裂、起皺、回(huí)彈等結㊙️果評判之(zhi)外，還可以進行管(guǎn)材折彎、截面畸變(bian)、咬邊缺陷⛷️、進料狀(zhuang)态評估及拼焊線(xiàn)位置評估。