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液壓成形(xing)分析及結(jié)果評判

2025.12.22

液(yè)壓成形過(guò)程複雜且(qie)影響液壓(ya)成形性的(de)因素較多(duo)，國内衆💞多(duō)專家在液(yè)壓成形CAE及(jí)缺陷預測(cè)方面進行(hang)了🐕深入🌈的(de)研🈲究。韓聰(cong)、張💃🏻偉玮、謝(xie)文才等通(tōng)過施加不(bú)同的軸向(xiang)壓力及補(bǔ)料量，研究(jiū)了液壓成(chéng)形扭力梁(liang)的起皺行(hang)為。郎利💔輝(huī)、田鵬、程鵬(peng)志等分析(xī)了預成㊙️形(xing)模具形狀(zhuang)和充液成(chéng)形時加載(zǎi)路徑🔞對扭(niǔ)力梁充液(yè)成形質量(liang)的影響，結(jié)果表明：當(dang)預成形模(mó)具導向角(jiǎo)度過小時(shi)，管坯被擠(jǐ)壓内凹變(biàn)形時，圓角(jiǎo)部位容易(yi)⁉️起皺；導向(xiàng)角度過大(da)時，管坯材(cái)料流向💃凹(āo)模困難，減(jiǎn)薄嚴重；充(chōng)液成形時(shí)補料初👉始(shi)液室壓力(li)過🔴大，材料(liao)堆積在零(ling)件端部起(qǐ)皺嚴重。

液(ye)壓成形件(jiàn)常見缺陷(xian)

液壓成形(xíng)件大都形(xíng)狀複雜，材(cai)料強度高(gao)，在液壓成(cheng)形過程中(zhōng)👨‍❤️‍👨變形複雜(zá)，其最常見(jian)的成形缺(quē)陷有以下(xia)5類：⑴開裂。金(jin)♌屬材料局(jú)🙇‍♀️部減薄超(chāo)過其本身(shen)的延伸極(ji)限時，制件(jian)出現裂縫(féng)或暗裂。⑵起(qǐ)皺。液壓成(chéng)形後制件(jiàn)仍存在無(wú)法解決的(de)皺紋，起皺(zhou)産生的主(zhu)要原因是(shì)❌管材周長(zhang)大于産品(pin)截面周長(zhǎng)，但預成形(xing)截面形狀(zhuàng)或内高壓(yā)成形模具(jù)分模設計(ji)不合理也(ye)會導㊙️緻起(qǐ)皺的産生(shēng)。⑶回彈。液壓(ya)成形⛹🏻‍♀️件形(xing)狀複🍉雜，成(cheng)形後各個(ge)位置的殘(can)留應力不(bú)均，應力釋(shi)放後造成(chéng)零件變形(xíng)，影響零件(jiàn)的尺寸精(jing)度。⑷飛邊。預(yù)成形或液(ye)壓成形時(shí)，由于分模(mó)不合理🎯，造(zao)成模具閉(bi)合前材料(liao)被擠入分(fen)♻️模面而形(xing)成飛邊，飛(fei)邊不僅會(huì)使零件成(cheng)為廢品，而(ér)且會造成(cheng)模具損傷(shāng)，是一種非(fēi)常嚴重的(de)缺陷。⑸不貼(tiē)模。液壓成(cheng)形後零件(jian)表面與模(mo)具✨内腔🏃不(bu)貼合，這是(shì)由于液壓(ya)成形時壓(ya)力不足導(dǎo)緻的，主要(yào)發生在産(chan)品的小圓(yuán)角區域。

液(yè)壓成形CAE分(fèn)析設置

一(yī)般零件液(ye)壓成形工(gōng)藝規劃為(wéi)：制管→彎曲(qu)成形→預成(cheng)形→液壓成(cheng)形+液壓打(dǎ)孔→激光切(qie)割端頭+割(ge)孔→擴口等(děng)工💃🏻藝，Autoform可以(yǐ)完成從🙇‍♀️彎(wān)管👨‍❤️‍👨至擴口(kǒu)等所有工(gong)序的分💁析(xī)。

管材設置(zhì)

液壓成形(xíng)一般采用(yong)焊管，管材(cai)是由平闆(pǎn)通過輥壓(yā)成形，在🌈接(jiē)頭部位采(cai)用高頻焊(han)接方式，由(you)于焊接部(bù)位性能與(yǔ)其他區域(yù)不同，實際(ji)操作時應(yīng)将焊縫部(bu)位分布在(zai)零件變形(xíng)較小區域(yù)，焊管的厚(hou)度一般為(wei)1.5～4.0mm。Autoform提供了豐(fēng)富的初始(shǐ)管材選擇(ze)方法，可以(yǐ)選擇初始(shi)為不帶應(ying)力的直管(guǎn)，或者具備(bei)初始應力(lì)的彎管，在(zài)此過程中(zhong)需💋要注意(yì)的是Autoform分析(xī)的是管件(jian)中性層直(zhi)徑。此外，Autoform還(hai)提供了圓(yuan)管、方管及(ji)變徑管等(deng)不同管材(cai)💯類型，用戶(hu)可以根據(ju)自身需要(yào)進行選擇(ze)。

工具體設(she)置

在定義(yì)工具體時(shí)需要确定(ding)工具體的(de)類型，不同(tóng)工具需對(dui)💃應不😍同的(de)工具體類(lei)型，圖1、圖2、圖(tu)3所示分别(bié)為彎管、預(yu)成形及液(ye)壓成形工(gōng)具體的設(shè)置，其中彎(wan)管成形工(gong)具由Autoform軟件(jiàn)根據🈲彎曲(qǔ)中心線自(zi)動生成，預(yu)成形及液(ye)壓⭐成形工(gōng)具體可以(yi)由♈軟件生(sheng)成或者從(cóng)外部導入(ru)。

工藝參數(shù)設置

彎管(guan)成形工藝(yi)參數主要(yào)是彎曲角(jiao)速度、芯棒(bang)及芯球數(shù)量✏️、摩擦系(xi)數、工具體(ti)間隙等，這(zhe)些參數需(xū)要與現場(chang)設計值保(bǎo)持一緻，才(cái)能得到匹(pi)配的分析(xī)結果。預成(cheng)形分析與(yǔ)沖壓分析(xī)方法💃一緻(zhi)，需👉要注意(yì)的是🔴在做(zuò)扭力梁預(yù)成形分析(xi)時，在V形部(bù)位存在上(shang)下兩🚶層闆(pǎn)料接觸的(de)問題，此時(shí)需要設置(zhì)好闆料接(jiē)觸的💋參數(shu)。液壓成😘形(xing)主要是内(nei)壓力、合模(mo)力、水平缸(gang)運動❗參數(shu)，在實際液(yè)壓成形過(guò)程中，液體(ti)壓力以及(ji)水平缸📧運(yun)動随時間(jian)而變👅化，而(ér)非恒定值(zhi)。

CAE分析結果(guǒ)及評判

貼模性(xing)評判

對于(yu)貼模性的(de)評判，首先(xian)用到的是(shi)接觸距離(li)評判标準(zhun)（Contact Distance Above)，這是一個(ge)最直觀的(de)模拟結果(guo)評判方法(fǎ)，根據産品(pin)公差要求(qiú)可以知道(dào)👉液壓成形(xing)後零件與(yǔ)上下模之(zhī)間的距離(lí)，如圖4所示(shi)，扭力梁在(zai)過渡區域(yù)存在的最(zui)大距離為(wei)2mm，這主🚶‍♀️要是(shi)由于産品(pǐn)局部圓角(jiao)過小，在内(nei)壓力隻有(yǒu)200MPa時無法完(wan)全脹形到(dào)位，需要更(geng)大的🚶内壓(ya)力才能脹(zhang)形到位。

彎(wān)管分析結(jie)果評判

對(duì)于底盤零(ling)部件來說(shuo)，很多都采(cǎi)用沖彎的(de)方式，這種(zhǒng)方式在✨彎(wān)曲過程中(zhōng)會出現管(guan)材壓癟，如(rú)圖5所示，從(cong)圖6中可以(yi)看出，這是(shì)由🛀🏻于管材(cai)在沖彎時(shi)隻是中💁間(jiān)部位産生(shēng)了🛀變形，而(er)兩頭彎🌈曲(qu)部位并未(wèi)産生變形(xing)，因此需⭐要(yào)通過優🚶‍♀️化(hua)工藝方案(àn)，解決壓彎(wan)過程中☀️出(chu)現的壓癟(biě)🎯情況。

截面(mian)畸變分析(xī)

咬邊缺陷(xiàn)分析

進料狀(zhuang)态分析

對(duì)于預成形(xing)來說，最重(zhong)要的是預(yù)成形後零(líng)件能否🥵達(dá)到預定的(de)形狀，以便(biàn)液壓成形(xing)能夠順利(lì)完成，最終(zhong)生産出合(he)格🙇🏻的零部(bu)件，如圖10所(suǒ)示。在扭力(li)梁的預成(chéng)形過👈程中(zhong)，導向角的(de)角度會導(dǎo)緻預🌈成形(xing)的效果出(chū)現偏差，因(yin)此需要🔞合(he)适的導向(xiàng)角以滿🤩足(zu)扭力梁的(de)進料狀态(tài)，如圖11所示(shi)。

在預成形(xing)過程中可(kě)能存在起(qǐ)皺或者波(bo)紋的狀态(tai)，有時這種(zhǒng)起🔞皺或者(zhě)波紋是有(you)益的，可以(yǐ)延緩液壓(ya)成形零件(jiàn)的開裂，因(yīn)💃🏻此在預成(chéng)形過程中(zhong)出現的一(yi)些問題🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，需(xū)要通過最(zuì)終的液壓(ya)成形結果(guo)來判斷是(shi)否需要消(xiao)除。

回彈結(jié)果評價

預(yu)成形及液(yè)壓成形後(hou)的回彈結(jié)果需要重(zhong)點考慮，特(tè)别是高👌強(qiáng)鋼零件預(yu)成形後的(de)回彈可能(neng)會導緻液(yè)壓成形⛹🏻‍♀️合(he)模時出現(xian)咬邊等現(xiàn)象，因此在(zài)彎管及預(yu)成形後必(bì)須增加回(huí)🌈彈分析，判(pàn)斷零件是(shì)否存在問(wèn)題。彎管後(hòu)及液壓成(cheng)形後的零(ling)件回彈狀(zhuang)況如圖🌈12、圖(tu)13所示。

對于(yu)液壓成形(xíng)管材來說(shuo)，大部分都(dou)是采用高(gāo)頻焊🛀🏻管或(huo)者激光焊(han)管，由于拼(pin)焊線位置(zhì)的材料性(xing)能與零件(jian)本體不一(yi)緻，因此需(xu)要對拼焊(han)線的位置(zhi)進行分析(xi)，以避免拼(pin)焊線布置(zhi)在沖孔或(huo)者小圓角(jiao)等變形區(qu)域，如圖14所(suo)示。同時，如(ru)果有拼焊(hàn)線位置材(cai)料參數，也(ye)可以輸🔴入(rù)軟件進行(háng)詳細分析(xi)，判🏒斷管件(jiàn)是否🍉存在(zài)開裂等情(qíng)況。

Autoform軟件液(ye)壓成形分(fèn)析的局限(xiàn)性

随着電(dian)動車輕量(liàng)化的需求(qiu)，在全鋁車(chē)身上使用(yong)液壓成形(xíng)技🐆術可以(yǐ)提高車身(shen)的抗碰撞(zhuàng)等性能，奧(ao)迪A8前壁闆(pan)橫梁采用(yòng)的就是🍉液(ye)壓成形，如(ru)圖15所示。由(yóu)于Autoform的功能(neng)♊主要集中(zhōng)在沖壓方(fāng)面，而非專(zhuan)門的液壓(yā)成形分析(xi)軟件，因此(ci)其無法完(wán)成“日”字形(xing)等型材液(ye)壓成形分(fen)析。同時針(zhēn)對鋁型材(cái)的不等壁(bì)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼厚，Autoform軟件也(yě)無法進行(hang)有效分析(xi)，需要等效(xiao)成相同壁(bi)厚才行，因(yin)此對分析(xi)結果具有(you)一定損失(shī)。

結論

⑴利用(yòng)Autoform軟件的速(sù)度及操作(zuò)便利性，可(ke)以快速的(de)完成從彎(wan)管、預成🌍形(xíng)、液壓成形(xing)、激光切割(ge)等各種分(fen)析工作。

⑶對(duì)于“日”字鋁(lü)型材及不(bú)等壁厚鋁(lǚ)型材，由于(yú)軟件的局(jú)㊙️限性✌️，Autoform無法(fǎ)完成相應(yīng)的分析工(gōng)作，需要采(cǎi)用其他🐆軟(ruan)件開展㊙️此(cǐ)類零件的(de)分👅析工作(zuò)。