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液壓成形分(fen)析及結果評判(pàn)

2025.12.17

液壓成形過程(chéng)複雜且影響液(yè)壓成形性的因(yīn)素較多，國内衆(zhong)多專家在液壓(ya)成形CAE及缺陷預(yù)測方面進🌈行了(le)深入的研究。韓(hán)聰、張偉玮、謝文(wén)才等通過施加(jia)不同的軸向壓(yā)力及補料量，研(yan)究了液壓成形(xing)扭力梁的起皺(zhou)行為。郎利輝、田(tián)鵬、程✉️鵬志等分(fen)析了預成🌈形模(mo)具形狀和充液(yè)成形時加載路(lù)徑👅對扭力梁充(chōng)液成形質量的(de)影響，結果表明(ming)：當預成形模具(ju)導向🏃‍♀️角度過小(xiǎo)💚時，管坯被擠壓(ya)🌈内凹變形⛷️時，圓(yuan)角部位容易起(qǐ)皺；導向角度過(guo)大時，管坯材料(liào)流向♌凹模困難(nan)，減薄嚴重；充液(yè)成形時補料初(chū)始液室壓力過(guò)💔大，材📧料堆積在(zài)零件端部起皺(zhòu)嚴重。

液壓成形(xíng)件常見缺陷

液(yè)壓成形件大都(dōu)形狀複雜，材料(liào)強度高，在液壓(ya)成形過程中變(bian)🚩形複雜，其最常(cháng)見的成形缺陷(xian)有以下5類：⑴開裂(lie)。金屬材料局部(bu)減薄超過其本(ben)身的延伸極限(xian)時，制件出現🤟裂(liè)縫或暗裂。⑵起皺(zhòu)。液壓成形後制(zhì)件仍存在無👈法(fa)解決的皺紋，起(qi)皺産生的主要(yao)原因是管材周(zhou)長大于産品截(jié)面周長，但預成(cheng)形截面形狀或(huo)内高壓成形模(mo)具分模設計🔞不(bú)合理也會導緻(zhi)起✌️皺的産生。⑶回(hui)彈。液❄️壓成形件(jiàn)形狀複雜，成形(xíng)後各個位置的(de)殘留應力不🔅均(jun)，應力釋放後造(zào)成零件變形，影(ying)響零件的尺寸(cun)精度。⑷飛邊。預成(chéng)形或液壓成形(xíng)時，由于分模不(bú)合理，造成模具(jù)閉合前材料被(bèi)擠入分模面而(ér)形成飛邊，飛邊(biān)不僅會使零件(jiàn)成為廢品，而🈲且(qie)會造成模具損(sun)傷，是一🌂種非常(chang)嚴重的缺陷。⑸不(bu)貼模。液壓成形(xing)後零件表面與(yu)模具内腔不🚩貼(tiē)合，這是🐕由于液(ye)壓成形時壓力(li)不足導緻的♈，主(zhu)要發生在産❗品(pin)的小圓角區域(yù)。

一般零件(jiàn)液壓成形工藝(yì)規劃為：制管→彎(wān)曲成形→預成形(xing)→液壓成形+液壓(yā)打孔→激光切割(gē)端頭+割孔→擴口(kǒu)等工💃🏻藝，Autoform可以完(wán)成從彎管至擴(kuo)口等所有工序(xù)的分析。

管材設(she)置

液壓成形一(yi)般采用焊管，管(guan)材是由平闆通(tong)過輥壓成形，在(zài)接🏃‍♀️頭部位采用(yong)高頻焊接方式(shì)，由于焊接部位(wèi)性🔴能與其他區(qū)域不同，實際操(cāo)作時應将焊縫(feng)部🌈位分布♈在零(ling)件變形較小區(qū)域♉，焊管的厚度(dù)一般為1.5～4.0mm。Autoform提供了(le)豐富的初始💋管(guan)材選擇方法，可(ke)以選擇初始✍️為(wei)不帶應力的直(zhí)管，或者🐉具備初(chu)始應力的彎管(guan)，在此過程中需(xū)要注意的是Autoform分(fen)析的是管件中(zhong)性層直徑。此外(wai)，Autoform還提供了圓管(guan)、方管及變徑管(guǎn)等不同管材🤟類(lèi)型，用戶可以根(gen)據🔴自身需要進(jìn)行選擇。

工具體(ti)設置

工藝參(can)數設置

彎管成(cheng)形工藝參數主(zhu)要是彎曲角速(sù)度、芯棒及芯球(qiú)✊數量、摩擦系數(shù)、工具體間隙等(deng)，這些參數需要(yao)與現場🌈設計值(zhí)保持一🏃緻，才能(néng)得到匹配的分(fèn)析結果。預成形(xing)分析與沖壓分(fèn)析方法♈一緻，需(xu)要注意的是在(zai)做扭力梁預成(cheng)形☂️分析時，在V形(xíng)部位存在上下(xia)兩層闆料接觸(chù)的問題，此時需(xū)要設置好闆料(liào)接觸的🌐參數。液(ye)壓成👄形主要是(shì)内壓力、合模力(li)、水平缸運動參(cān)數，在實際液壓(yā)成形過💋程中，液(yè)體壓力以及水(shui)平缸運動随時(shi)間而變化，而非(fei)恒定值。

CAE分析結(jié)果及評判

本文(wen)隻說明Autoform軟件做(zuò)液壓成形分析(xī)時使用的評判(pan)方法，具體評🔞判(pàn)準則基本與沖(chong)壓分析評判方(fāng)法一緻，因此本(běn)文隻針對與沖(chong)✔️壓不一緻的結(jié)果進行說☁️明，主(zhǔ)要是貼模性、彎(wan)管過程及預成(chéng)形過程缺陷的(de)🐪評價。

貼模性評(píng)判

對于貼模性(xìng)的評判，首先用(yong)到的是接觸距(jù)離評判标準（Contact Distance Above)，這(zhe)是㊙️一💔個最直觀(guan)的模拟結果評(ping)判方法，根據産(chǎn)品公差要求可(ke)以知道液壓成(chéng)形後零件與上(shang)下模之間的距(ju)離，如圖4所示，扭(niu)力梁在過渡區(qu)域存在的最大(da)距離為2mm，這主要(yao)是由于産品局(jú)部圓角過小❗，在(zài)内壓力隻有200MPa時(shi)無法完全脹形(xíng)到位，需要更大(da)的🍉内壓力才能(neng)脹形到位。

彎管(guan)分析結果評判(pàn)

對于底盤零部(bu)件來說，很多都(dōu)采用沖彎的方(fāng)式，這種方式在(zai)💋彎曲過程中會(hui)出現管材壓癟(biě)，如圖5所示，從圖(tu)6中可以看出，這(zhè)是由💃🏻于管材在(zai)沖彎時隻是中(zhong)間部位産生了(le)變形，而🏃‍♀️兩頭彎(wān)曲部位并未産(chan)生變👨‍❤️‍👨形，因此需(xū)要通過優化工(gong)藝方案，解決壓(ya)彎過程中出現(xian)的壓癟情況。

截(jié)面畸變分析

在(zài)彎管分析時，除(chú)了常見的由于(yú)圓角半徑過小(xiǎo)導緻的産品✌️内(nèi)側起皺及外側(cè)開裂之外，還存(cun)在管材的截面(mian)變形，特别是在(zài)方管彎曲時更(gèng)容易出現此🛀🏻類(lèi)問題，如圖7所示(shì)，該彎管的彎曲(qǔ)半徑為120mm，頂面凹(āo)陷嚴重，通過調(diào)整模具🚶‍♀️間隙等(deng)措施可以解決(jué)此問題。

咬邊缺(que)陷分析

進料狀态分析(xi)

對于預成形來(lái)說，最重要的是(shì)預成形後零件(jiàn)能否達到預定(dìng)🍉的形狀，以便液(ye)壓成形能夠順(shun)利完成，最💯終生(shēng)産出合格的零(ling)部件，如圖10所示(shì)。在扭力梁的預(yu)成形過程中，導(dǎo)向角的😍角度會(hui)導緻預成形的(de)效果出現偏差(chà)，因此需要合适(shì)的導向角以滿(mǎn)足扭力梁的進(jìn)料狀态，如圖11所(suo)示。

回彈結果(guǒ)評價

預成形及(jí)液壓成形後的(de)回彈結果需要(yào)重點考慮，特别(bié)是高強🔞鋼零件(jiàn)預成形後的回(huí)彈可能會導緻(zhì)🐆液壓成形合模(mo)🌐時出現咬邊等(deng)現象，因此在彎(wan)管及⭐預成形後(hòu)必須增加回彈(dan)分析🧡，判斷零件(jian)是否存在問題(ti)。彎管後及液壓(yā)成形後的零件(jian)回彈狀況如圖(tú)12、圖13所示。

對于液(yè)壓成形管材來(lái)說，大部分都是(shì)采用高頻焊管(guan)或者激光焊管(guǎn)，由于拼焊線位(wei)置的材料性能(néng)與零件本體不(bú)一緻，因此需要(yao)對拼焊線的位(wèi)置進行分析，以(yi)避免拼焊線布(bù)✂️置在沖孔或者(zhě)🏃‍♂️小圓角等變形(xing)區域，如圖14所示(shi)。同時，如果有拼(pin)焊線位置材料(liao)參數，也可以輸(shū)入軟件進行詳(xiang)細分析，判斷管(guan)件是否💁存在開(kai)裂等情況。

Autoform軟件(jian)液壓成形分析(xi)的局限性

随着(zhe)電動車輕量化(hua)的需求，在全鋁(lü)車身上使用液(ye)壓成形技術可(ke)以提高車身的(de)抗碰撞等性能(neng)，奧迪A8前壁闆橫(héng)梁采🔞用的🔞就是(shi)液壓成形，如圖(tu)15所示。由于Autoform的功(gōng)能主要集中在(zài)沖壓方面，而非(fei)專㊙️門的液壓成(cheng)🔱形分析軟件，因(yin)此其😍無法完成(chéng)“日”字形等型材(cai)液壓成形分析(xī)。同時針對鋁型(xing)材的不等壁厚(hou)，Autoform軟件也無法進(jin)行有效分析，需(xu)要等效成相同(tóng)壁厚才行，因此(cǐ)對分析結果具(jù)有一定損失。

結(jie)論

⑴利用Autoform軟件的(de)速度及操作便(biàn)利性，可以快速(su)的完成從彎管(guǎn)、預成形、液壓成(cheng)形、激光切割等(děng)各種分析工作(zuo)。

⑵通過Autoform分析結果(guo)，除了可以進行(háng)開裂、起皺、回彈(dan)等結果評🐅判之(zhī)外，還可以進行(háng)管材折彎、截面(miàn)畸變、咬邊㊙️缺陷(xian)、進料狀态評估(gū)🌈及拼焊線位置(zhi)評估。

⑶對于“日”字(zi)鋁型材及不等(deng)壁厚鋁型材，由(you)于軟件的局限(xian)☎️性，Autoform無🧡法🌐完成相(xiàng)應的分析工作(zuo)，需要采用其他(tā)軟件❄️開展此類(lèi)🚩零件的分析工(gōng)作。

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