液(yè)壓成形(xíng)分析及(jí)結果評(ping)判
2025.12.15
液壓(yā)成形過(guò)程複雜(zá)且影響(xiǎng)液壓成(cheng)形性的(de)因素較(jiào)多，國🙇🏻内(nei)衆⭐多專(zhuan)家在液(ye)壓成形(xíng)CAE及缺陷(xiàn)預測方(fang)面進行(hang)了🌍深入(ru)的研究(jiu)。韓聰、張(zhāng)🈚偉玮、謝(xiè)文才等(děng)通過施(shī)加不同(tong)的軸向(xiang)壓力及(ji)補💔料量(liàng)，研究了(le)液壓成(cheng)形扭力(lì)梁的起(qǐ)皺行為(wéi)。郎利輝(hui)、田鵬、程(cheng)鵬志等(děng)分析了(le)預成⛱️形(xíng)模具形(xíng)狀和充(chong)液成形(xíng)時加載(zǎi)路徑對(dui)扭力梁(liang)充液成(chéng)形質量(liàng)的影響(xiǎng)，結果表(biao)明：當預(yù)成形模(mó)具導向(xiang)角度過(guò)小時，管(guǎn)坯✨被擠(ji)壓内凹(ao)變形時(shí)，圓角部(bu)位容⭐易(yi)起皺；導(dǎo)向角度(dù)過大時(shi)，管坯材(cái)料流向(xiàng)凹模困(kùn)難✔️，減薄(bao)嚴重；充(chōng)液成形(xíng)時補料(liào)初始液(ye)室壓力(lì)過大，材(cai)料堆積(ji)在零件(jiàn)端部起(qi)皺嚴重(zhong)。
液壓成(cheng)形件常(chang)見缺陷(xian)
液壓成(chéng)形件大(da)都形狀(zhuang)複雜，材(cái)料強度(du)高，在液(ye)壓成形(xíng)過程中(zhong)變形複(fu)雜，其最(zui)常見的(de)成形缺(que)陷有以(yi)下5類：⑴開(kāi)裂。金屬(shu)材料局(ju)部減薄(báo)超過其(qi)本身的(de)延伸極(ji)限時，制(zhì)件出現(xian)裂縫或(huo)🔞暗裂。⑵起(qǐ)皺。液壓(yā)成形後(hou)制件仍(reng)存在無(wu)法解決(jué)的皺紋(wén)，起皺産(chǎn)生的主(zhǔ)要原因(yin)是🐪管材(cái)周長大(da)💜于産品(pǐn)截面周(zhou)長，但預(yù)成形截(jie)面形狀(zhuang)🌈或内高(gao)壓成形(xing)模具分(fèn)模設計(ji)不合理(lǐ)也會導(dao)緻起皺(zhou)的産生(sheng)。⑶回彈。液(yè)壓成形(xing)件形狀(zhuang)複雜，成(cheng)形後各(ge)個位置(zhi)的殘留(liú)應力不(bú)均，應力(li)釋放後(hou)造成零(ling)件變形(xing)，影響零(líng)件的尺(chi)寸精度(du)。⑷飛邊。預(yù)成形或(huò)液壓成(cheng)形時，由(yóu)于分模(mo)不合理(lǐ)，造成模(mó)具閉合(hé)前材料(liao)被擠入(rù)分模面(mian)而形成(cheng)飛邊，飛(fei)邊不僅(jin)會使零(ling)件成為(wei)廢品，而(ér)且會造(zao)成模具(ju)損傷，是(shì)一👉種非(fēi)常嚴重(zhòng)的缺陷(xian)。⑸不貼㊙️模(mo)。液壓成(chéng)形後零(ling)件表面(miàn)與模具(jù)内腔不(bú)貼合，這(zhè)是由于(yu)液壓成(chéng)形時壓(yā)力不足(zu)導緻的(de)，主要發(fā)生在産(chan)品的小(xiao)圓角區(qu)域。液壓(yā)成形CAE分(fèn)析設置(zhi)
一般零(ling)件液壓(ya)成形工(gōng)藝規劃(huà)為：制管(guǎn)→彎曲成(cheng)形→預⭐成(cheng)形→液壓(ya)成形+液(ye)壓打孔(kong)→激光切(qiē)割端頭(tóu)+割孔→擴(kuo)口♻️等工(gong)藝，Autoform可以(yi)完成從(cóng)彎管至(zhì)擴口等(děng)所有工(gōng)序的分(fèn)析。管材(cái)設置
液(yè)壓成形(xing)一般采(cǎi)用焊管(guǎn)，管材是(shì)由平闆(pan)通過輥(gǔn)壓成形(xing)，在接☁️頭(tou)部位采(cǎi)用高頻(pín)焊接方(fāng)式，由于(yu)焊接部(bu)位性能(neng)與其他(ta)區域不(bu)同，實際(ji)操作時(shí)應将焊(han)縫部位(wèi)分布在(zai)零件變(bian)形較小(xiao)區域，焊(hàn)管的厚(hou)度一般(ban)為1.5～4.0mm。Autoform提供(gong)了豐富(fu)的初始(shǐ)管材選(xuan)擇方法(fa)，可以選(xuǎn)擇初始(shǐ)為不帶(dài)應力的(de)直管，或(huò)者具備(bei)初始應(ying)力的彎(wan)管，在此(cǐ)過程中(zhong)需要注(zhu)意的是(shì)Autoform分析的(de)是管件(jian)中性層(céng)直徑。此(ci)外，Autoform還提(ti)供了圓(yuan)管、方管(guǎn)及變徑(jing)管等不(bu)同管材(cai)✔️類型，用(yòng)戶可以(yǐ)根據自(zì)身需要(yao)進行選(xuan)擇。工具(jù)體設置(zhi)
在定義(yi)工具體(ti)時需要(yào)确定工(gōng)具體的(de)類型，不(bú)同工具(ju)🌐需對應(yīng)不同的(de)工具體(ti)類型，圖(tú)1、圖2、圖3所(suo)示分别(bié)為彎管(guǎn)、預成形(xíng)及液壓(ya)成形㊙️工(gōng)具體的(de)設置，其(qi)中彎管(guan)成形工(gōng)具由Autoform軟(ruǎn)件根據(ju)彎曲中(zhōng)心線自(zì)動生成(cheng)，預成形(xing)及液壓(yā)成形工(gōng)具體可(kě)以由軟(ruǎn)件生成(cheng)或者從(cong)外🐉部導(dǎo)入。工藝(yì)參數設(she)置
彎管(guan)成形工(gōng)藝參數(shù)主要是(shì)彎曲角(jiǎo)速度、芯(xin)棒及芯(xīn)球數量(liang)、摩🐆擦系(xì)數、工具(jù)體間隙(xì)等，這些(xie)參數需(xu)要與💔現(xian)場設計(ji)值保持(chí)一緻，才(cai)能得到(dào)匹配的(de)分析結(jié)果✊。預成(chéng)形分析(xī)與♈沖壓(ya)分析方(fang)法一緻(zhi)，需要注(zhù)意的是(shì)在做扭(niu)力梁預(yu)成形分(fèn)析時，在(zài)V形部位(wèi)存在上(shàng)下兩層(céng)闆料接(jie)觸的問(wèn)題，此時(shi)👨❤️👨需要設(she)置好闆(pǎn)料接觸(chu)的😄參數(shù)。液壓成(chéng)形主要(yào)是内壓(yā)力、合模(mo)力、水平(ping)缸運動(dong)參數，在(zai)實際液(ye)壓成形(xíng)過程中(zhong)，液體壓(ya)力以及(ji)水平缸(gāng)☁️運動随(suí)時間而(ér)變化，而(ér)非恒定(dìng)值。CAE分析(xī)結果及(jí)評判
本(ben)文隻說(shuō)明Autoform軟件(jian)做液壓(ya)成形分(fen)析時使(shi)用的評(ping)判方㊙️法(fǎ)，具體評(ping)判準則(zé)基本與(yu)沖壓分(fèn)析評判(pan)方法一(yi)緻，因此(cǐ)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(xìng)、彎管過(guò)程及預(yù)成形過(guò)程缺陷(xiàn)的🔴評價(jià)。貼模性(xing)評判
彎(wān)管分析(xi)結果評(píng)判
對于(yú)底盤零(ling)部件來(lái)說，很多(duō)都采用(yong)沖彎的(de)方式，這(zhe)種方式(shi)在☁️彎曲(qǔ)過程中(zhōng)會出現(xiàn)管材壓(ya)癟，如圖(tú)5所示，從(cóng)圖6中可(ke)以看🔱出(chu)，這💃是由(you)🚩于管材(cái)在沖彎(wan)時隻是(shi)中間部(bù)位産生(shēng)了變形(xíng)，而兩頭(tóu)彎曲部(bu)位并未(wei)産生變(biàn)形，因此(ci)需要通(tong)過優化(hua)工藝方(fāng)案，解決(jué)壓🔞彎過(guo)程中✌️出(chū)現的壓(yā)癟情況(kuàng)。截面畸(ji)變分析(xī)
咬邊(biān)缺陷分(fen)析
預成(chéng)形時容(rong)易出現(xian)咬邊的(de)情況，Autoform分(fèn)析咬邊(biān)可以采(cǎi)用💰最大(dà)接🔞觸應(ying)力（Max Contact Pressure)來判(pan)斷，最大(da)接觸應(ying)力值較(jiào)周邊區(qu)域明顯(xiǎn)偏大，則(ze)存在發(fā)生咬邊(bian)的風險(xian)，某扭力(li)梁🔞CAE結果(guǒ)與🙇♀️實際(jì)情💰況的(de)比較，如(ru)圖🚶8、圖9所(suǒ)示。進料(liào)狀态分(fen)析
對于(yu)預成形(xing)來說，最(zuì)重要的(de)是預成(cheng)形後零(líng)件能否(fou)達到預(yù)定的形(xíng)狀，以便(bian)液壓成(chéng)形能夠(gòu)順利完(wán)成，最終(zhong)生産出(chū)♻️合格的(de)零部件(jiàn)💔，如圖10所(suo)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(zhì)預成形(xing)的效果(guo)出現偏(piān)差，因此(cǐ)需要合(hé)适的導(dao)向角以(yi)滿🔞足扭(niǔ)力梁的(de)進料狀(zhuàng)态❌，如圖(tu)11所示。在(zài)預成形(xing)過程中(zhong)可能存(cun)在起皺(zhou)或者波(bō)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(yan)緩液壓(ya)成形零(líng)件的開(kai)裂，因此(ci)在預成(cheng)形過程(cheng)中出現(xian)的一些(xie)問題，需(xu)要通過(guo)最終的(de)液壓🏃成(cheng)形結🐇果(guo)來判斷(duàn)是否需(xu)要消☔除(chú)。回彈結(jié)果評價(jià)
預成形(xíng)及液壓(ya)成形後(hou)的回彈(dàn)結果需(xū)要重點(dian)考慮，特(tè)别是高(gao)強鋼零(ling)件預成(chéng)形後的(de)回彈可(kě)能會導(dao)緻液壓(yā)成形合(he)模時出(chu)現咬邊(bian)等現象(xiang)，因此在(zai)彎管及(jí)📧預成形(xíng)後必須(xū)增加回(hui)彈分析(xī)，判斷零(líng)件是否(fǒu)存在問(wen)題。彎管(guan)後及液(ye)壓成形(xing)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(cai)來說，大(da)部分都(dou)是采用(yong)高頻焊(han)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(zhi)，因此需(xu)要對拼(pīn)焊線的(de)位置進(jin)行分析(xi)，以🐉避免(miǎn)拼焊線(xian)布置在(zài)沖孔或(huò)者🈲小圓(yuán)角等變(bian)形區域(yù)，如圖14所(suo)示。同時(shí)，如果有(yǒu)拼焊線(xiàn)位置材(cái)料參⛷️數(shù)，也可以(yi)輸入軟(ruan)件進行(háng)😘詳細分(fèn)析，判斷(duan)管件是(shì)否存在(zài)開裂等(deng)情況。Autoform軟(ruǎn)件液壓(ya)成形分(fèn)析的局(ju)限性
随(suí)着電動(dong)車輕量(liang)化的需(xū)求，在全(quán)鋁車身(shēn)上使用(yòng)液壓成(chéng)形技術(shù)可以提(ti)高車身(shēn)的抗碰(pèng)撞等性(xìng)能，奧迪(di)A8前壁闆(pǎn)橫梁采(cai)用的就(jiù)是液壓(yā)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(ya)方面🌈，而(er)非專門(men)的液壓(ya)成形分(fen)析軟件(jian)，因此其(qí)無法完(wan)成🛀“日”字(zi)形等型(xing)材液壓(ya)成形分(fen)析。同🏃🏻♂️時(shí)針對鋁(lü)型材的(de)不等壁(bì)厚，Autoform軟件(jian)也無法(fa)進行有(you)效分析(xi)，需要等(deng)效成相(xiàng)同壁厚(hòu)才行🤩，因(yīn)此對分(fen)析結果(guǒ)具有一(yi)定損失(shī)。結論
⑴利(lì)用Autoform軟件(jiàn)的速度(dù)及操作(zuò)便利性(xing)，可以快(kuai)速的完(wán)成從彎(wān)管、預成(cheng)形、液壓(yā)成形、激(jī)光切割(ge)等各種(zhong)分析工(gōng)作。⑵通過(guo)Autoform分析結(jie)果，除了(le)可以進(jìn)行開裂(liè)、起皺、回(huí)彈等結(jié)果評判(pàn)之♉外，還(hai)可以進(jìn)行管材(cái)折彎、截(jié)面畸變(bian)、咬邊缺(quē)陷、進料(liao)狀态評(píng)估🧑🏽🤝🧑🏻及拼(pīn)焊線位(wèi)置評估(gu)。⑶對于“日(ri)”字鋁型(xíng)材及不(bú)等壁厚(hòu)鋁型材(cai)，由于軟(ruan)件的局(jú)限性，Autoform無(wú)法完成(cheng)相應的(de)分析工(gong)作，需要(yào)采用其(qi)他軟件(jian)開展此(ci)類零件(jiàn)的分析(xī)工作。
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