液(ye)壓成形(xing)分析及(ji)結果評(ping)判
2025.12.17
液壓(yā)成形過(guo)程複雜(za)且影響(xiǎng)液壓成(cheng)形性的(de)因素較(jiao)多，國☂️内(nei)衆多專(zhuān)家在液(yè)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(zhang)偉玮、謝(xiè)文才等(deng)通過施(shi)加不同(tóng)的軸向(xiang)壓力及(jí)補料量(liàng)，研究了(le)液壓成(chéng)形扭力(lì)梁的起(qi)皺行為(wéi)。郎利輝(huī)、田鵬、程(chéng)鵬志等(deng)分析了(le)預成形(xing)模具形(xíng)狀🔞和充(chong)液成形(xing)時加載(zai)路徑✍️對(dui)扭力梁(liang)充液成(chéng)形質量(liàng)的👨❤️👨影響(xiǎng)，結果表(biǎo)明：當預(yù)成形模(mo)具導向(xiang)角度過(guo)小時，管(guǎn)坯被擠(ji)壓内凹(āo)變形時(shi)，圓角部(bu)位容易(yì)起皺；導(dǎo)向角度(du)過大時(shi)，管坯材(cái)料流向(xiàng)凹模困(kun)難，減薄(báo)嚴重；充(chōng)液成形(xing)時💁補料(liào)初🍓始液(ye)室壓力(lì)過大，材(cái)料堆積(jī)在零件(jiàn)端部起(qi)皺嚴重(zhong)。
液壓成(cheng)形件常(cháng)見缺陷(xian)
液壓成(cheng)形件大(dà)都形狀(zhuàng)複雜，材(cái)料強度(du)高，在液(ye)壓成形(xing)過程☀️中(zhōng)變形複(fu)雜，其最(zuì)常見的(de)成形缺(quē)陷有以(yǐ)下5類：⑴開(kāi)裂。金✉️屬(shu)材✌️料局(ju)部減薄(bao)超過其(qí)本身的(de)延伸極(jí)限時，制(zhì)🔴件出現(xiàn)裂縫或(huo)暗裂。⑵起(qǐ)皺。液壓(ya)成形後(hòu)制件仍(reng)存在無(wú)法解決(jue)的皺紋(wen)，起皺産(chǎn)生的主(zhu)要原因(yīn)是㊙️管材(cai)周長大(da)于産品(pin)截面周(zhou)長，但預(yu)成形截(jie)面形狀(zhuàng)或内高(gao)壓成形(xíng)模具分(fen)模設計(jì)不合理(lǐ)也會導(dǎo)緻起皺(zhou)的産生(shēng)🎯。⑶回彈。液(yè)🏃🏻♂️壓成形(xíng)件形狀(zhuàng)複雜，成(chéng)形後各(ge)個位⭐置(zhi)的殘留(liú)應力不(bú)均，應力(lì)釋放後(hòu)造成零(ling)件變形(xíng)，影響零(líng)件🛀🏻的尺(chǐ)寸精度(du)。⑷飛邊。預(yù)成形或(huo)液壓成(chéng)形時♻️，由(you)于分模(mó)不合理(li)♌，造成模(mo)具閉合(he)前材料(liao)被擠入(ru)分模面(miàn)而形成(cheng)飛邊，飛(fei)邊不僅(jǐn)會使零(líng)件成為(wéi)廢品，而(ér)且會造(zào)成模具(jù)損傷，是(shi)一種非(fēi)常嚴重(zhòng)的缺陷(xiàn)。⑸不貼模(mó)。液壓成(cheng)📧形後零(líng)件表面(miàn)與模具(ju)内腔不(bu)貼合，這(zhè)是由于(yú)液壓成(cheng)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(qū)域。液壓(yā)成形CAE分(fen)析設置(zhì)
一般零(líng)件液壓(ya)成形工(gong)藝規劃(huà)為：制管(guan)→彎曲成(cheng)形→預🐉成(chéng)📧形→液壓(ya)成形+液(ye)壓打孔(kǒng)→激光切(qie)割端頭(tou)+割孔→擴(kuò)口㊙️等工(gong)🌈藝，Autoform可以(yǐ)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(xíng)一般采(cǎi)用焊管(guǎn)，管材是(shi)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(bù)💛位性能(néng)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(xiǎo)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(fǎ)，可以🔞選(xuan)擇初始(shǐ)✔️為不帶(dai)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(zhōng)需要注(zhù)意的是(shi)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(cái)類型，用(yong)戶可以(yi)根據自(zi)身需要(yào)進行選(xuǎn)擇。工具(ju)體設置(zhi)
在定義(yì)工具體(tǐ)時需要(yào)确定工(gong)具體的(de)類型，不(bu)同工具(jù)需對應(yīng)不同的(de)工具體(ti)類型，圖(tu)1、圖2、圖3所(suǒ)示分别(bié)為彎管(guǎn)、預成形(xing)及液壓(ya)💞成形🌍工(gong)具體的(de)設置，其(qí)中彎管(guan)成形工(gōng)具由Autoform軟(ruan)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(gong)具體可(ke)以由軟(ruǎn)件生成(cheng)或者從(cong)外部導(dǎo)入。工藝(yì)參數設(shè)置
彎管(guan)成形工(gong)藝參數(shu)主要是(shì)彎曲角(jiǎo)速度、芯(xīn)棒及芯(xīn)🐕球數量(liang)、摩♉擦♊系(xi)數、工具(jù)體間隙(xì)等，這些(xiē)參數需(xū)要與現(xian)場設計(ji)值保持(chi)一緻，才(cai)能得到(dao)匹配的(de)分析結(jié)果。預成(chéng)形分析(xi)與沖壓(yā)分析方(fāng)法🔱一緻(zhi)，需要注(zhu)意的是(shì)在做扭(niu)力梁預(yù)成形❤️分(fèn)析時，在(zai)V形部位(wèi)存在上(shang)下兩層(céng)闆料接(jiē)觸⁉️的問(wen)題，此時(shí)需要設(she)置好闆(pǎn)料接觸(chù)的✔️參數(shù)。液壓成(cheng)形主要(yào)是内壓(ya)力、合模(mo)力、水平(ping)缸運動(dong)參數，在(zài)實際液(yè)壓成形(xing)過程中(zhong)，液體😍壓(ya)力以及(jí)水平缸(gang)運動随(sui)時間而(ér)變化，而(ér)非恒定(ding)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(yā)成形分(fèn)析時使(shi)用的評(píng)判方法(fǎ)，具體評(ping)判準則(zé)基本與(yu)沖壓分(fen)析評判(pan)方法一(yī)緻，因此(cǐ)本文隻(zhī)針對與(yǔ)沖壓不(bú)一緻的(de)結果進(jìn)行說明(míng)，主要是(shi)貼模性(xing)、彎管過(guo)程及預(yu)成形過(guò)程缺陷(xiàn)的評價(jia)。貼模性(xìng)評判
對(dui)于貼模(mó)性的評(ping)判，首先(xian)用到的(de)是接觸(chù)距離評(píng)判标準(zhǔn)（Contact Distance Above)，這是一(yī)個最直(zhi)觀的模(mo)拟結果(guǒ)評判方(fang)法，根據(ju)産品公(gong)差✔️要求(qiú)可以知(zhī)道液壓(ya)成形後(hou)零件與(yu)上下❌模(mó)之間的(de)距離，如(rú)圖4所☔示(shi)，扭力梁(liang)在過渡(du)區域存(cun)在的最(zuì)大距離(lí)為2mm，這主(zhu)要是由(yóu)于🏃🏻産品(pin)局部圓(yuan)角過小(xiǎo)，在内壓(ya)力隻有(yǒu)200MPa時無法(fa)完全脹(zhang)形到位(wèi)，需要更(gèng)大的㊙️内(nei)壓力才(cai)能脹形(xing)到位。彎(wān)管分析(xi)結果評(píng)判
對于(yu)底盤零(líng)部件來(lái)說，很多(duo)都采用(yòng)沖彎的(de)方式，這(zhè)種方式(shì)在彎曲(qu)過程中(zhōng)會出現(xiàn)管材壓(yā)癟，如圖(tú)5所示，從(cóng)圖6中可(ke)以看出(chū)，這是由(you)于管材(cai)在沖彎(wan)時隻是(shi)中間部(bù)位💔産生(shēng)了👨❤️👨變形(xíng)，而兩頭(tou)彎曲部(bu)位🌈并未(wèi)産生變(bian)形，因此(cǐ)需要通(tōng)過優化(hua)工藝方(fang)案，解決(jue)壓彎過(guò)程中📐出(chū)現的壓(ya)癟情況(kuang)。截面畸(ji)變分析(xī)
在彎管(guan)分析時(shí)，除了常(cháng)見的由(yóu)于圓角(jiǎo)半徑過(guo)小導緻(zhì)的産品(pǐn)内側起(qǐ)皺及外(wai)側開裂(lie)之外，還(hai)存在管(guǎn)材🏃🏻的截(jie)面變形(xíng)，特💞别是(shì)🔞在方管(guan)彎曲時(shí)更容易(yì)出現此(ci)✨類問題(ti)，如圖7所(suo)示，該彎(wān)管的彎(wan)曲半徑(jìng)為120mm，頂面(miàn)凹陷嚴(yan)重，通過(guo)調整模(mó)具間隙(xi)等措施(shī)可以解(jiě)決此問(wèn)題。咬邊(bian)缺陷分(fèn)析
預成(cheng)形時容(róng)易出現(xiàn)咬邊的(de)情況，Autoform分(fen)析咬邊(bian)可以采(cǎi)用最大(da)接觸🛀🏻應(yīng)力（Max Contact Pressure)來判(pàn)斷，最大(dà)接觸應(ying)力值較(jiào)周邊區(qu)域🔅明顯(xiǎn)✔️偏大，則(zé)存在發(fa)生咬邊(bian)的風險(xiǎn)，某扭力(lì)梁🐅CAE結果(guǒ)與實際(jì)情況的(de)比較，如(rú)圖8、圖9所(suǒ)示。進料(liao)狀态分(fèn)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(yu)定的💁形(xíng)狀，以便(bian)液壓成(cheng)形能夠(gou)順利完(wan)成，最終(zhong)生🥰産出(chū)合格的(de)零部件(jian)，如圖10所(suo)示。在扭(niu)力梁的(de)預成形(xíng)過程中(zhōng)，導向角(jiao)的角度(du)會導緻(zhì)預⭐成形(xíng)的效果(guo)出現偏(piān)差，因此(ci)需要合(he)适的導(dao)向角以(yi)滿足扭(niǔ)力梁的(de)進料狀(zhuang)态，如圖(tú)11所示。在(zài)預成形(xing)過程中(zhong)可能存(cún)在起皺(zhou)或者波(bō)紋的狀(zhuàng)态，有時(shí)這種起(qǐ)皺或者(zhě)波紋是(shì)有益的(de)，可以延(yán)緩液壓(yā)成形🏒零(ling)件的開(kai)👌裂，因此(cǐ)在預成(chéng)形過程(chéng)中出現(xiàn)的一些(xiē)問題，需(xu)要通過(guò)最終的(de)液壓成(chéng)形結💃果(guǒ)來判斷(duàn)是否需(xū)要消除(chu)。回彈結(jié)果評價(jia)
預成形(xing)及液壓(ya)成形後(hou)的回彈(dan)結果需(xū)要重點(dian)考慮💞，特(tè)别是高(gāo)強鋼零(líng)件預成(cheng)形後的(de)回彈可(ke)能會導(dao)緻液壓(yā)成形合(he)模💃🏻時出(chū)現咬邊(bian)等現象(xiang)，因此在(zài)彎管及(jí)預成形(xíng)後必須(xū)增加回(huí)彈分析(xi)，判斷零(ling)件是否(fǒu)存在問(wèn)題。彎管(guǎn)後及液(ye)壓成形(xing)後的🐕零(líng)件回彈(dàn)🔴狀況如(ru)圖🏒12、圖13所(suo)示。Autoform軟(ruǎn)件液壓(ya)成形分(fèn)析的局(ju)限性
随(suí)着電動(dòng)車輕量(liàng)化的需(xū)求，在全(quan)鋁車身(shēn)上使用(yong)液壓成(cheng)形技術(shù)可以提(tí)高車身(shēn)的抗碰(peng)撞等性(xìng)能，奧迪(dí)A8前壁闆(pǎn)橫梁采(cai)用的就(jiù)是液壓(yā)成形，如(ru)圖15所示(shì)。由于Autoform的(de)功能主(zhu)要集中(zhōng)在沖壓(yā)方面❄️，而(ér)非專門(men)的液壓(ya)成形分(fen)析軟件(jian)，因此其(qí)無法完(wán)成“日”字(zi)形等型(xíng)材液壓(yā)🈚成形分(fèn)析。同時(shí)針對鋁(lü)型材的(de)不等壁(bi)厚，Autoform軟件(jiàn)也無🈲法(fǎ)進行有(you)效分析(xī)，需要等(děng)效成🔱相(xiàng)同壁厚(hòu)才行，因(yīn)此☎️對分(fen)析結果(guo)具有一(yī)定損🔅失(shi)。結論
⑴利(lì)用Autoform軟件(jiàn)的速度(dù)及操作(zuo)便利性(xing)，可以快(kuài)速的完(wan)成🥰從💋彎(wān)管、預成(chéng)形、液壓(ya)成形、激(ji)光切割(ge)等各種(zhǒng)分析工(gōng)作。⑵通過(guò)Autoform分析結(jie)果，除了(le)可以進(jìn)行開裂(lie)、起皺、回(hui)彈等結(jié)🔅果評判(pàn)之🌈外，還(hái)可以進(jin)行管材(cai)折彎、截(jie)面畸變(biàn)、咬邊缺(quē)陷☂️、進料(liao)🈚狀态🏃🏻♂️評(ping)估及拼(pīn)焊線位(wèi)置評估(gū)。⑶對于“日(ri)”字鋁型(xing)材及不(bu)等壁厚(hou)鋁型材(cai)，由于軟(ruǎn)件的局(ju)限❤️性🧡，Autoform無(wú)🌈法完成(chéng)相應的(de)分析工(gong)作，需要(yao)采用其(qi)他軟件(jiàn)開展此(ci)類零件(jiàn)的分析(xi)工作。
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