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液壓成(chéng)形分析及(ji)結果評判(pan)

2025.12.25

液壓成形(xing)過程複雜(za)且影響液(yè)壓成形性(xìng)的因素較(jiao)多，國🚶内衆(zhōng)多專家在(zai)液壓成形(xing)CAE及缺陷預(yu)測方面進(jin)行了💋深入(rù)的研究。韓(hán)聰、張偉玮(wei)、謝文才等(deng)通過施加(jia)不同的軸(zhou)向壓力及(jí)補料量，研(yan)究了液壓(ya)成形扭力(lì)梁的起皺(zhòu)行為。郎利(lì)🏃🏻‍♂️輝、田鵬、程(cheng)鵬志等分(fen)析了預成(cheng)形模具形(xíng)狀和充液(yè)成形時加(jia)載路徑對(duì)扭力梁充(chōng)液成形質(zhì)量🍓的⭐影響(xiǎng)，結果表明(ming)：當預成形(xing)模具導向(xiàng)角度過小(xiao)時，管坯被(bèi)擠壓💞内凹(ao)變形時，圓(yuan)角部位容(róng)易起皺；導(dǎo)向角度過(guo)💰大時，管坯(pī)材料流向(xiang)凹模困難(nan)，減薄嚴重(zhòng)；充液成形(xíng)時補料初(chū)始液室壓(ya)力過大，材(cai)料堆積在(zài)零件端部(bù)起皺嚴重(zhòng)。

液壓成形(xíng)件常見缺(quē)陷

液壓成(chéng)形件大都(dōu)形狀複雜(zá)，材料強度(dù)高，在液壓(ya)成形過程(cheng)中變形複(fu)雜，其最常(cháng)見的成形(xing)缺陷有以(yǐ)下5類：⑴開裂(liè)。金🤟屬材料(liao)局部減薄(báo)超過其本(ben)身的延伸(shen)極限時，制(zhì)🚩件出現裂(lie)縫或暗裂(lie)。⑵起皺。液壓(ya)成形後制(zhì)件仍存在(zai)無法解決(jué)的皺紋，起(qǐ)皺産生的(de)主要原因(yin)是管材周(zhou)長大于産(chan)品截面周(zhou)長，但預成(cheng)形截面形(xing)狀或内高(gao)壓成形模(mó)具分模設(she)計不合理(li)也會導緻(zhi)起皺的産(chǎn)生。⑶回彈。液(ye)☁️壓成形件(jiàn)形狀複雜(za)，成形後各(gè)個位置的(de)殘留應力(li)不⭐均，應力(li)釋放後造(zao)成零件變(biàn)形，影響零(ling)件的尺寸(cùn)精度。⑷飛邊(bian)。預成形或(huo)液壓成形(xíng)時，由于分(fen)模不合理(li)，造成模❗具(jù)閉合前材(cai)料被擠入(rù)分⁉️模面而(er)形成飛邊(bian)，飛邊不僅(jin)📞會使零件(jiàn)成為廢品(pin)，而且會造(zào)成模具損(sǔn)傷，是一☔種(zhǒng)非常嚴重(zhòng)的缺陷。⑸不(bu)貼模。液壓(yā)成✊形後零(ling)件表面與(yǔ)模具内腔(qiāng)不貼合，這(zhè)是由于液(yè)壓成形時(shí)壓力不足(zu)導緻的，主(zhǔ)要發生在(zai)🎯産👨‍❤️‍👨品的小(xiǎo)圓角區域(yu)。

液壓成形(xíng)CAE分析設置(zhi)

一般零件(jiàn)液壓成形(xíng)工藝規劃(hua)為：制管→彎(wān)曲成形→預(yu)成形→液壓(yā)成🈲形+液壓(yā)打孔→激光(guāng)切割端頭(tou)+割孔→擴口(kǒu)等工藝，Autoform可(ke)以完成從(cóng)彎管至擴(kuò)口等所有(yǒu)工序的分(fèn)析。

管材設(she)置

液壓成(chéng)形一般采(cai)用焊管，管(guan)材是由平(ping)闆通過輥(gun)壓成形，在(zài)接頭✂️部位(wei)采用高頻(pin)焊接方式(shi)，由于焊接(jie)部㊙️位性能(neng)與其他區(qu)域不同，實(shí)際操作時(shí)應将焊縫(feng)部位分布(bù)在零件♻️變(biàn)形較小區(qū)域，焊管的(de)厚度一般(ban)為♉1.5～4.0mm。Autoform提供了(le)豐富的初(chū)始管材選(xuan)擇方法，可(ke)以選擇初(chū)始為不帶(dai)應力的直(zhi)管，或者具(ju)備初始應(yīng)力的彎管(guǎn)，在此過程(cheng)中需要注(zhu)意的是Autoform分(fèn)析的是管(guǎn)件中性層(céng)直㊙️徑。此外(wài)，Autoform還提供了(le)✏️圓管、方管(guan)及變徑💋管(guan)等不同管(guan)材類♍型，用(yòng)戶可以根(gēn)據自身需(xū)要進行選(xuǎn)擇。

工具體(tǐ)設置

在定(dìng)義工具體(tǐ)時需要确(què)定工具體(ti)的類型，不(bú)同工具需(xū)對🚩應不同(tóng)的工具體(ti)類型，圖1、圖(tu)2、圖3所示分(fen)别為彎管(guǎn)、預成形及(ji)液壓成形(xíng)工具體的(de)設置，其中(zhong)彎管成形(xíng)工具由Autoform軟(ruan)件根據😘彎(wan)曲中心線(xiàn)自動生成(chéng)，預成🛀形及(ji)液壓成形(xing)工具體可(ke)以由軟件(jian)生成或者(zhě)從外部導(dǎo)入。

工藝參(cān)數設置

彎(wan)管成形工(gong)藝參數主(zhǔ)要是彎曲(qǔ)角速度、芯(xīn)棒及芯🚩球(qiú)🌈數量、摩擦(ca)系數、工具(jù)體間隙等(děng)，這些參數(shù)需要與現(xian)場設計📞值(zhí)保持一緻(zhi)，才能得到(dao)匹配的分(fèn)析結果。預(yu)成形分析(xi)與♍沖壓分(fèn)析方法一(yi)緻，需要注(zhu)意的是在(zai)做扭力梁(liáng)預成形分(fèn)析時，在V形(xíng)部位存在(zài)上下兩層(ceng)闆料接觸(chù)的問題，此(cǐ)時需要設(she)置好闆料(liào)接觸的💯參(cān)數。液壓成(cheng)形主要是(shi)内壓力、合(he)模力、水平(ping)缸運動參(cān)數，在實際(jì)液壓成形(xing)過程中，液(ye)體壓力以(yi)及水平缸(gāng)運動随時(shi)間而變化(huà)，而非恒定(ding)值。

CAE分析結(jie)果及評判(pàn)

本文隻說(shuo)明Autoform軟件做(zuò)液壓成形(xíng)分析時使(shǐ)用的評判(pan)📧方法，具體(ti)評判準則(zé)基本與沖(chòng)壓分析評(píng)判方法一(yī)緻，因💯此本(běn)‼️文隻針對(duì)與沖壓不(bu)一緻的結(jie)果進行說(shuo)明，主要💰是(shì)貼模💔性、彎(wan)管📧過程及(jí)預成形過(guò)程缺陷的(de)評價。

對(dui)于貼模性(xìng)的評判，首(shǒu)先用到的(de)是接觸距(ju)離評判标(biao)準（Contact Distance Above)，這是✔️一(yī)個最直觀(guan)的模拟結(jie)果評判方(fāng)法，根據産(chǎn)品公差要(yào)求可以知(zhī)道液壓成(cheng)形後零件(jian)與上下模(mó)之間的距(jù)離，如圖4所(suo)示，扭力梁(liang)在過渡區(qu)域存在🐆的(de)最大距離(li)為2mm，這主要(yao)是由于🏒産(chǎn)品局部㊙️圓(yuan)角過小，在(zai)内壓力隻(zhī)有200MPa時無法(fa)完⭐全脹形(xing)到位🌍，需要(yao)更大的内(nei)壓力才能(neng)脹📧形到位(wei)。

對于底盤(pán)零部件來(lái)說，很多都(dou)采用沖彎(wān)的方式，這(zhe)種方式在(zài)彎曲過程(chéng)中會出現(xiàn)管材壓癟(bie)，如圖5所示(shì)，從圖6中可(ke)以看出，這(zhè)🔞是由于管(guan)材在沖彎(wān)時隻是中(zhōng)間部位🛀産(chǎn)生了變形(xíng)，而🏃‍♂️兩頭彎(wan)✏️曲部位并(bìng)未産生變(biàn)形，因此需(xu)要通過優(you)化工藝方(fang)案，解決壓(yā)彎過程中(zhong)出現的壓(ya)癟情況。

截(jie)面畸變分(fèn)析

在彎管(guǎn)分析時，除(chú)了常見的(de)由于圓角(jiao)半徑過小(xiǎo)導緻📞的産(chan)品内側起(qi)皺及外側(ce)開裂之外(wài)，還存在管(guan)材的截面(mian)變形，特别(bie)是在方管(guan)彎曲時更(gèng)容易出現(xiàn)此♻️類問題(tí)，如圖7所示(shi)，該彎管的(de)彎曲半徑(jìng)為120mm，頂面凹(āo)陷嚴重，通(tōng)過調整模(mo)具間隙等(deng)措施可以(yǐ)解決此問(wèn)題。

咬邊缺(quē)陷分析

預(yù)成形時容(rong)易出現咬(yao)邊的情況(kuang)，Autoform分析咬邊(bian)可以采😘用(yòng)最大接觸(chu)應力（Max Contact Pressure)來判(pàn)斷，最大接(jie)觸應力值(zhí)較周邊區(qū)域明顯偏(piān)大🌐，則存在(zài)發生咬邊(biān)的風險，某(mǒu)扭力梁CAE結(jie)果與♻️實際(jì)情況的比(bi)較，如圖8、圖(tú)9所示。

進料(liao)狀态分析(xi)

對于預成(cheng)形來說，最(zui)重要的是(shì)預成形後(hòu)零件能否(fǒu)達到預定(dìng)的形狀，以(yi)便液壓成(cheng)形能夠順(shùn)利完成，最(zui)終生産出(chu)合格✍️的零(líng)部件，如圖(tu)10所示。在扭(niu)力梁的預(yù)成形過程(cheng)中，導向角(jiǎo)的角度會(hui)📞導緻預成(chéng)形的效果(guǒ)出現偏差(cha)，因此需要(yào)合适的導(dǎo)🥰向角以滿(mǎn)足扭力梁(liáng)的進料狀(zhuàng)态，如圖11所(suǒ)示。

在預成(cheng)形過程中(zhōng)可能存在(zai)起皺或者(zhe)波紋的狀(zhuang)态，有時這(zhè)種起皺或(huo)者波紋是(shì)有益的，可(ke)以延緩液(yè)壓成形零(líng)件的開裂(liè)，因♍此在預(yù)成形過程(cheng)中出現的(de)一💃些問題(ti)，需要通🔞過(guò)最終的液(ye)壓㊙️成形結(jié)💔果來判斷(duàn)是🌈否需要(yao)消🍓除。

預成形及(jí)液壓成形(xíng)後的回彈(dàn)結果需要(yao)重點考慮(lü)，特别是高(gao)🥵強鋼零件(jian)預成形後(hou)的回彈可(kě)能會導緻(zhì)液壓成形(xíng)合模時出(chū)現咬邊等(děng)現象，因此(cǐ)在彎管及(ji)預成形後(hòu)必須👈增加(jia)回👈彈分析(xi)，判斷零件(jian)是否存在(zài)問題。彎管(guan)⭐後及液壓(yā)成形後的(de)零件回彈(dàn)狀況如圖(tu)♉12、圖13所示。

對(dui)于液壓成(cheng)形管材來(lai)說，大部分(fèn)都是采用(yòng)高頻焊管(guan)🤞或者激光(guāng)焊管，由于(yú)拼焊線位(wei)置的材料(liào)性能與零(ling)件本體不(bu)一緻，因此(ci)需要對拼(pin)焊線的位(wèi)置進行分(fen)析，以避免(miǎn)拼焊線布(bu)置在沖孔(kong)或者⭕小圓(yuán)角等變形(xing)區域，如🚶‍♀️圖(tu)14所示。同時(shi)，如果有✂️拼(pīn)焊線位置(zhì)材料參數(shù)，也可以輸(shū)入軟件進(jìn)行詳細分(fen)析，判斷管(guan)件是否🔴存(cun)在開裂等(děng)情況。

Autoform軟件(jiàn)液壓成形(xíng)分析的局(ju)限性

随着(zhe)電動車輕(qīng)量化的需(xu)求，在全鋁(lü)車身上使(shǐ)用液壓成(cheng)形🚶‍♀️技🌈術可(kě)以提高車(che)身的抗碰(peng)撞等性能(neng)，奧迪A8前壁(bì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻闆橫梁采(cǎi)用的就是(shi)👨‍❤️‍👨液壓成形(xíng)，如圖15所示(shi)。由于Autoform的功(gong)能主要集(jí)中在沖壓(ya)方面，而非(fei)專門的液(yè)壓成👈形分(fen)析軟🤩件，因(yin)此其無法(fǎ)完成“日”字(zì)形等型材(cai)液壓成形(xíng)分析。同時(shí)針對鋁型(xíng)材的不等(deng)壁厚，Autoform軟件(jian)也無法進(jìn)行有效分(fèn)析，需要等(děng)效成相同(tong)壁厚才行(hang)，因此對分(fèn)析結果具(jù)有一定損(sun)失。

結論

⑴利(lì)用Autoform軟件的(de)速度及操(cāo)作便利性(xing)，可以快速(su)的完成從(cóng)🥰彎管、預🧡成(chéng)🌈形、液壓成(chéng)形、激光切(qiē)割等各種(zhong)分析工作(zuò)。

⑵通過Autoform分析(xī)結果，除了(le)可以進行(hang)開裂、起皺(zhou)、回彈等結(jié)果評✌️判🎯之(zhi)外，還可以(yǐ)進行管材(cái)折彎、截面(miàn)畸變、咬邊(bian)缺陷、進料(liao)狀态評估(gu)及拼焊線(xian)位置評估(gū)。

⑶對于“日”字(zi)鋁型材及(ji)不等壁厚(hou)鋁型材，由(yóu)于軟件的(de)局限性，Autoform無(wu)❗法完成相(xiàng)應的分析(xi)工作，需要(yao)采用其他(ta)❤️軟件開展(zhǎn)此類😘零件(jiàn)的分析工(gōng)作。

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