液壓(yā)成形分析(xī)及結果評判-液(yè)壓系(xì)統＿液壓油(yóu)缸＿氣動(dòng)元件＿液(yè)壓(yā)系統廠家_液(yè)壓系(xì)統報價--海旺鑫本股份有限公司

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液壓成形分析(xī)及結(jié)果評判

2020.01.07

液壓成形過(guò)程複雜且(qiě)影響液壓成形性的(de)因(yīn)素(sù)較多(duō)，國内(nèi)衆多(duō)專家(jiā)在液(yè)壓成形cae及(jí)缺陷預測方面(miàn)進行(háng)了(le)深入的(de)研究(jiū)。韓聰、張偉玮、謝(xiè)文才等通過施加不(bú)同的軸向壓力(lì)及補(bǔ)料量(liàng)，研究了液(yè)壓成形扭力梁(liáng)的起(qǐ)皺行(háng)為。郎利輝(huī)、田鵬、程鵬(péng)志等分析(xī)了預成形(xíng)模具形狀(zhuàng)和充液(yè)成形時(shí)加載路(lù)徑對扭(niǔ)力梁充液成形(xíng)質量的影(yǐng)響，結果表明：當預成(chéng)形模具導向角(jiǎo)度過小時(shí)，管坯(pī)被擠壓内(nèi)凹變(biàn)形時，圓角(jiǎo)部(bù)位(wèi)容易(yì)起皺(zhòu)；導向(xiàng)角度(dù)過(guò)大時，管坯材料流向凹模困難，減薄嚴(yán)重；充液成形(xíng)時(shí)補料初始液室壓力過大(dà)，材料(liào)堆積在零件端(duān)部起(qǐ)皺嚴重。

液(yè)壓成形(xíng)件(jiàn)常見(jiàn)缺陷

液壓成形(xíng)件大都形狀複(fú)雜，材(cái)料強度高(gāo)，在液壓成形過(guò)程中變(biàn)形(xíng)複雜(zá)，其最常見的成(chéng)形缺陷有以下(xià)5類：⑴開(kāi)裂。金(jīn)屬材(cái)料局(jú)部減薄超(chāo)過其(qí)本(běn)身的延(yán)伸極(jí)限時，制件(jiàn)出現(xiàn)裂縫或暗裂。⑵起(qǐ)皺(zhòu)。液(yè)壓成(chéng)形後制件仍存(cún)在無法解決(jué)的(de)皺紋，起皺産生的主要(yào)原因是(shì)管材(cái)周長(zhǎng)大于(yú)産品截面周長(zhǎng)，但預成形(xíng)截面(miàn)形狀或内高壓(yā)成形模(mó)具分模(mó)設計不合理也(yě)會導緻起皺的(de)産生。⑶回(huí)彈。液(yè)壓成形件(jiàn)形(xíng)狀複(fú)雜，成形後各個(gè)位置的(de)殘留應力不均，應力釋(shì)放後造成零件(jiàn)變形，影響零件(jiàn)的尺寸精度。⑷飛(fēi)邊。預(yù)成形(xíng)或液(yè)壓成(chéng)形時(shí)，由于(yú)分模不合理，造(zào)成模(mó)具閉合前(qián)材料被(bèi)擠入分(fèn)模面(miàn)而形成飛(fēi)邊(biān)，飛邊不(bú)僅會(huì)使零件成為廢(fèi)品，而(ér)且(qiě)會(huì)造成(chéng)模具(jù)損傷，是一種非(fēi)常嚴重的(de)缺陷(xiàn)。⑸不貼(tiē)模。液(yè)壓成(chéng)形(xíng)後(hòu)零件(jiàn)表面與模(mó)具内腔不貼合，這是(shì)由于液壓(yā)成形(xíng)時壓(yā)力不足導(dǎo)緻的，主要發生在産品的小圓(yuán)角區域。

液(yè)壓成形cae分析設置

一(yī)般零件液(yè)壓成(chéng)形工(gōng)藝規(guī)劃為(wéi)：制管→彎曲(qǔ)成形(xíng)→預成形(xíng)→液壓成(chéng)形+液壓打(dǎ)孔→激光切(qiē)割端(duān)頭+割(gē)孔→擴口(kǒu)等工藝(yì)，autoform可以(yǐ)完成從彎(wān)管至擴(kuò)口(kǒu)等所(suǒ)有工序的分析(xī)。

管材設置

液壓成形一(yī)般采用(yòng)焊管，管材(cái)是由平闆通(tōng)過輥壓(yā)成形(xíng)，在(zài)接(jiē)頭部(bù)位(wèi)采用(yòng)高頻焊(hàn)接方式，由于焊(hàn)接部位性(xìng)能與(yǔ)其他區域(yù)不同(tóng)，實際操作時應(yīng)将焊縫部位分(fèn)布在零(líng)件變形(xíng)較小區域，焊管的厚(hòu)度一(yī)般為(wéi)1.5～4.0mm。autoform提供(gòng)了豐(fēng)富的(de)初始管材選擇(zé)方法，可以選擇(zé)初始(shǐ)為不帶應(yīng)力的直管，或者(zhě)具備(bèi)初始應力(lì)的(de)彎管(guǎn)，在(zài)此過(guò)程中(zhōng)需要注意的是autoform分析的是(shì)管件中(zhōng)性層直徑。此外，autoform還(hái)提供(gòng)了圓管(guǎn)、方(fāng)管及(jí)變徑(jìng)管等不同(tóng)管材類型(xíng)，用戶可以根據自身(shēn)需要進行選擇(zé)。

工具體設置

在(zài)定義工(gōng)具(jù)體(tǐ)時(shí)需要(yào)确定工具(jù)體的類型，不同(tóng)工具(jù)需對(duì)應不同的(de)工具(jù)體類(lèi)型，圖1、圖2、圖3所示分别為彎(wān)管、預(yù)成形及液壓成形工(gōng)具體的設置，其(qí)中(zhōng)彎管成(chéng)形工具由autoform軟件根據彎曲(qǔ)中心(xīn)線自動(dòng)生成，預成形(xíng)及(jí)液(yè)壓成(chéng)形工(gōng)具(jù)體可以(yǐ)由軟件(jiàn)生(shēng)成(chéng)或者從(cóng)外(wài)部導入(rù)。

工藝(yì)參數(shù)設置(zhì)

彎管成形工藝參數(shù)主要(yào)是彎(wān)曲角速度(dù)、芯棒及芯球數量、摩(mó)擦系(xì)數、工具體(tǐ)間隙等(děng)，這(zhè)些參(cān)數需要(yào)與現場(chǎng)設計值(zhí)保持(chí)一緻，才(cái)能得到匹(pǐ)配的分(fèn)析結果(guǒ)。預成(chéng)形(xíng)分析與(yǔ)沖壓(yā)分析(xī)方法(fǎ)一緻，需要注意(yì)的是在做(zuò)扭力(lì)梁預成(chéng)形分析(xī)時，在v形部位存(cún)在上(shàng)下兩層闆(pǎn)料接(jiē)觸的問題(tí)，此時需要(yào)設置(zhì)好闆料接觸的參數(shù)。液壓(yā)成形(xíng)主要是内壓力、合模力、水平缸(gāng)運動(dòng)參數，在實際液(yè)壓(yā)成形過(guò)程中，液體(tǐ)壓力(lì)以及(jí)水平缸運(yùn)動随時(shí)間(jiān)而變(biàn)化，而非恒定值(zhí)。

cae分析結果(guǒ)及評(píng)判

本(běn)文隻說明(míng)autoform軟件做(zuò)液壓成(chéng)形分析(xī)時使用的評判方法，具(jù)體評判(pàn)準則基(jī)本與沖壓(yā)分析評判(pàn)方(fāng)法一緻(zhì)，因此(cǐ)本文隻針(zhēn)對與沖壓(yā)不一(yī)緻的結(jié)果(guǒ)進行(háng)說明，主要是貼(tiē)模性、彎管過程(chéng)及預(yù)成形過程(chéng)缺陷的評價。

貼(tiē)模性(xìng)評(píng)判

對于貼模性的評判(pàn)，首先(xiān)用到的是(shì)接觸距離(lí)評判(pàn)标準（contact distance above)，這是一個(gè)最直觀的(de)模拟(nǐ)結果評(píng)判方法(fǎ)，根據産品(pǐn)公差(chà)要求可以知道(dào)液壓成形(xíng)後零件與(yǔ)上下模之(zhī)間的距離(lí)，如圖4所示，扭力梁在(zài)過渡(dù)區(qū)域存(cún)在(zài)的最(zuì)大距離為(wéi)2mm，這主要是由于産品局部圓角(jiǎo)過小(xiǎo)，在内(nèi)壓力(lì)隻有200mpa時無法(fǎ)完(wán)全脹形到(dào)位，需要更大的内壓(yā)力才(cái)能脹形到位。

彎(wān)管分析結(jié)果評判

對于底盤零部件(jiàn)來說(shuō)，很多(duō)都(dōu)采(cǎi)用沖(chòng)彎的方式(shì)，這種(zhǒng)方(fāng)式在彎(wān)曲過程中會(huì)出現管(guǎn)材壓癟，如(rú)圖5所(suǒ)示，從(cóng)圖6中可以(yǐ)看出(chū)，這是(shì)由于(yú)管材在沖彎時(shí)隻是中(zhōng)間部位産生(shēng)了變形，而(ér)兩頭彎曲部位(wèi)并未(wèi)産(chǎn)生變形(xíng)，因此(cǐ)需(xū)要(yào)通過(guò)優化(huà)工藝(yì)方案(àn)，解決(jué)壓彎過程中出現的(de)壓癟(biě)情況。

截面(miàn)畸變分析

在彎管分(fèn)析時，除了常見(jiàn)的由(yóu)于圓(yuán)角半(bàn)徑過小(xiǎo)導(dǎo)緻的(de)産品(pǐn)内側起皺(zhòu)及外側開裂之(zhī)外，還存在管材(cái)的截面變(biàn)形，特别是(shì)在方(fāng)管彎(wān)曲時(shí)更(gèng)容易出現此類問題，如(rú)圖7所(suǒ)示，該(gāi)彎管(guǎn)的彎(wān)曲半徑為120mm，頂面(miàn)凹陷嚴重，通過調(diào)整(zhěng)模具(jù)間(jiān)隙等措(cuò)施可(kě)以解決(jué)此(cǐ)問題(tí)。

咬邊缺(quē)陷(xiàn)分析(xī)

預成形時容易(yì)出現咬邊的情(qíng)況，autoform分(fèn)析咬邊可(kě)以采(cǎi)用最(zuì)大接觸應(yīng)力（max contact pressure)來判斷(duàn)，最大接觸應力值較(jiào)周邊(biān)區域(yù)明顯偏大，則存在發(fā)生咬邊(biān)的(de)風險(xiǎn)，某(mǒu)扭(niǔ)力梁(liáng)cae結果與實際情(qíng)況的比較，如圖8、圖9所(suǒ)示。

進料狀(zhuàng)态分析

對于預(yù)成形來(lái)說，最重(zhòng)要的是預成形(xíng)後零(líng)件能否達(dá)到預定的形狀(zhuàng)，以便(biàn)液壓成形能夠順利(lì)完成(chéng)，最終生産出合(hé)格的(de)零部(bù)件，如(rú)圖10所示(shì)。在扭力(lì)梁的預成形過程中，導向(xiàng)角的(de)角度會(huì)導(dǎo)緻預(yù)成形的效果出(chū)現偏差，因此需(xū)要合(hé)适(shì)的(de)導向角以滿(mǎn)足(zú)扭力梁的(de)進料狀态(tài)，如圖11所示。

在預(yù)成形(xíng)過程中可(kě)能存(cún)在起皺或(huò)者波紋(wén)的(de)狀态，有時這種起皺(zhòu)或者波(bō)紋是有(yǒu)益(yì)的(de)，可(kě)以延緩(huǎn)液壓(yā)成形(xíng)零(líng)件(jiàn)的開(kāi)裂(liè)，因(yīn)此在預成(chéng)形(xíng)過(guò)程中出現的一(yī)些問(wèn)題(tí)，需要(yào)通過最(zuì)終的(de)液壓(yā)成形(xíng)結果(guǒ)來判(pàn)斷是否需要(yào)消除。

回彈結(jié)果評價

預成(chéng)形及液壓成(chéng)形後(hòu)的回(huí)彈結(jié)果需要重點考慮，特(tè)别是高強(qiáng)鋼零件預成形(xíng)後的回彈可能(néng)會導(dǎo)緻(zhì)液壓成(chéng)形合(hé)模時(shí)出現(xiàn)咬邊等(děng)現象，因此在彎管及預(yù)成(chéng)形後必須增(zēng)加回(huí)彈分析，判(pàn)斷零(líng)件(jiàn)是否存(cún)在問(wèn)題。彎管後(hòu)及液壓成形後的零(líng)件(jiàn)回彈狀(zhuàng)況如圖12、圖13所示(shì)。

對于(yú)液(yè)壓成形(xíng)管材來說，大部(bù)分都是(shì)采用高頻焊(hàn)管或者激光焊(hàn)管，由(yóu)于拼(pīn)焊線位置(zhì)的材料性能(néng)與零件本體不一緻，因(yīn)此需要對拼焊(hàn)線的(de)位(wèi)置(zhì)進行分析，以避免拼(pīn)焊線布置在沖(chòng)孔或(huò)者小(xiǎo)圓角等變形區域，如(rú)圖14所示。同時，如(rú)果有(yǒu)拼(pīn)焊(hàn)線位置材料(liào)參數，也(yě)可以(yǐ)輸入(rù)軟件(jiàn)進行詳細分析(xī)，判斷管件是否存在開裂等情(qíng)況。

autoform軟件液(yè)壓成(chéng)形分(fèn)析(xī)的局限(xiàn)性(xìng)

随着電動車輕量化(huà)的(de)需(xū)求(qiú)，在全鋁車(chē)身上(shàng)使用液(yè)壓(yā)成形(xíng)技術可以提高車身(shēn)的(de)抗(kàng)碰撞(zhuàng)等性能，奧迪(dí)a8前(qián)壁闆(pǎn)橫梁采用的就(jiù)是(shì)液壓成形，如(rú)圖15所示。由(yóu)于autoform的功能主要(yào)集中在沖壓方(fāng)面，而非專門的(de)液壓(yā)成形分析(xī)軟件，因此(cǐ)其無(wú)法(fǎ)完(wán)成“日”字形(xíng)等型材液壓(yā)成形分析(xī)。同時針(zhēn)對鋁型材的不(bú)等壁厚，autoform軟(ruǎn)件也(yě)無法進行有效(xiào)分析，需要等效(xiào)成相同壁(bì)厚才行，因(yīn)此(cǐ)對分析(xī)結果(guǒ)具有一定損失。

結論

⑴利用(yòng)autoform軟件(jiàn)的(de)速(sù)度(dù)及操作便利性，可(kě)以快速的完成(chéng)從彎管、預成形(xíng)、液壓成(chéng)形、激光(guāng)切割(gē)等各種(zhǒng)分(fèn)析工(gōng)作(zuò)。

⑵通(tōng)過autoform分(fèn)析結(jié)果，除了可(kě)以進行開裂、起(qǐ)皺(zhòu)、回彈等(děng)結果(guǒ)評判之外，還可以進行管材折(shé)彎、截面畸(jī)變、咬(yǎo)邊缺陷、進料狀态(tài)評估及拼焊(hàn)線位置評估。

⑶對(duì)于“日”字鋁型材及不等壁厚鋁(lǚ)型材，由于軟件的局限性，autoform無法(fǎ)完成相應(yīng)的分析工(gōng)作，需(xū)要采(cǎi)用其他(tā)軟(ruǎn)件開展此(cǐ)類零件的(de)分析(xī)工作。