液壓成形分析及結果評判-液壓系統＿液壓油缸＿氣動元件＿液壓系統廠家

News

Contact Us

Haier Road 88 Jia, Yinghai Industry Park, Jiaozhou Qingdao, Shandong Provinz, China

gsj@weim.cc

132-2087-3388

Location：Home > News > Branch News

液壓成形分析及(jí)結果評判

2020.01.07

液壓成形過程複雜且影響液壓成形性的因素較多，國内衆多專家在液壓成形CAE及缺陷預測方面進行(háng)了深入的研究。韓(hán)聰、張偉玮、謝文才(cái)等通過施加不(bú)同的軸向(xiàng)壓力及補(bǔ)料量，研究了(le)液(yè)壓成形扭力梁的起皺行為。郎(láng)利輝、田鵬、程鵬志等分析(xī)了預成形模具形狀和充液(yè)成形時(shí)加載路徑對(duì)扭力梁充液成形(xíng)質量的影響，結果表明：當預成形模具導(dǎo)向角度過小時，管坯被擠(jǐ)壓内(nèi)凹變形時，圓角部位容易起皺；導向(xiàng)角度(dù)過大時，管(guǎn)坯材料流(liú)向凹模困難，減薄嚴重；充液成形時補料初始(shǐ)液室壓力過大(dà)，材料堆積在零件端部起(qǐ)皺嚴重。

液壓成(chéng)形件常見缺陷

液壓成形(xíng)件大都形狀(zhuàng)複雜，材料強度高(gāo)，在液壓成形過程中變形複雜，其最(zuì)常見的成形缺陷(xiàn)有以下5類：⑴開裂。金屬材(cái)料局部減薄超過其本身的延伸極(jí)限(xiàn)時，制件出現裂縫或暗裂。⑵起皺。液(yè)壓成形後制件仍存(cún)在無法解(jiě)決的皺紋，起皺産生(shēng)的主要原因是管材周長大于(yú)産(chǎn)品截面周長，但預(yù)成形截面形狀或内高壓成形模具分模(mó)設計不合理也會導緻起皺的産生。⑶回彈。液壓成形件形(xíng)狀複(fú)雜，成形後各個位置的(de)殘留(liú)應(yīng)力不均，應力釋放後(hòu)造成零(líng)件變形，影響零件(jiàn)的尺寸精度。⑷飛邊。預成形或液壓成形時，由于分模(mó)不(bú)合理，造成模(mó)具(jù)閉(bì)合前(qián)材料被擠入分模面而形成飛邊，飛邊不僅會使零件成為廢品，而且會造成模具損傷，是一種非常嚴(yán)重的缺陷(xiàn)。⑸不貼模。液壓成形後零件(jiàn)表面與模具内腔不貼合，這是由于液壓(yā)成形時壓力不足導緻的(de)，主要發生在産品的小圓角區域。

液壓成形CAE分析設置

一般零件液壓成(chéng)形工藝規劃為：制管→彎曲成形(xíng)→預成形→液壓成形+液壓打孔→激(jī)光切割端頭+割(gē)孔→擴口(kǒu)等工藝，Autoform可以完成從彎管至(zhì)擴口等所有工序的分析。

管材設置(zhì)

液壓成形一般(bān)采用焊管，管材是由平闆通過輥壓(yā)成形，在接頭部位采用高頻焊(hàn)接方式，由于焊接部位性能(néng)與其他區域不同，實際操作(zuò)時應将焊縫部位分布在零件變形較小區域，焊管的厚度一般為1.5～4.0mm。Autoform提供了(le)豐富的初始管材選擇方法，可以選(xuǎn)擇(zé)初始為不帶應力的直管，或者(zhě)具備初始應力的彎管(guǎn)，在此過程中需要注意的是Autoform分析的是(shì)管件中性層直(zhí)徑。此外，Autoform還提供(gòng)了圓管(guǎn)、方(fāng)管及變徑(jìng)管等不同管材類型，用戶可以(yǐ)根據(jù)自身需要進行(háng)選擇。

工具體設置

在定義工具體時需要确定工具體的(de)類型，不同工(gōng)具需(xū)對應不同的工具體類型，圖(tú)1、圖2、圖3所示分(fèn)别為彎管、預成形及(jí)液壓成形工具體的設置，其(qí)中彎管(guǎn)成形工具由Autoform軟件根據彎曲中心線自動生成，預成形及液壓成形工具體可以由軟件生成或者(zhě)從外部導入。

工藝參(cān)數設置

彎管(guǎn)成形(xíng)工藝參數主(zhǔ)要是彎(wān)曲角速度、芯棒(bàng)及芯球數量、摩擦(cā)系數、工具體間隙等，這些參數需要(yào)與現場設計值保持一緻，才能得(dé)到匹配的分析結果。預成形分(fèn)析與沖(chòng)壓分析方法一緻，需要注意的是在做扭(niǔ)力梁預成形分析時，在V形(xíng)部位存在上下兩(liǎng)層闆料接觸(chù)的問題，此時需要設置好闆料接觸的參數。液(yè)壓成形主(zhǔ)要是内(nèi)壓力(lì)、合模力、水平缸運動參數，在實(shí)際液壓成形過程中，液體壓力以及水平(píng)缸運動随時間而變化，而非恒定值。

CAE分析結果及評判

本(běn)文隻說明Autoform軟件做液壓成形分析時使用的評判方法，具體評判(pàn)準則基本與沖壓分析評判方法一緻，因此本文隻針對與沖壓不一緻的結果進行說明，主要是貼模性、彎管過程(chéng)及預成形(xíng)過程缺陷的評(píng)價。

貼模性評判

對于(yú)貼模性的評判(pàn)，首先用到的是接觸距離評判标準（Contact Distance Above)，這(zhè)是(shì)一個最直觀的(de)模拟(nǐ)結(jié)果評(píng)判方法，根據産品公差(chà)要求(qiú)可以知道液壓成形後零件與(yǔ)上下模之間的距(jù)離，如圖4所示，扭力(lì)梁在過渡區域存在的最大距離(lí)為(wéi)2mm，這主要是由于産(chǎn)品局部圓角過小(xiǎo)，在(zài)内壓力隻有200MPa時無法完全脹(zhàng)形到位，需要更大的内(nèi)壓力才能脹形到位。

彎管分析結果評判

對于底盤零部件來說，很多都采用沖彎的方式，這種方式在彎曲過(guò)程中會出現管材壓癟，如圖5所(suǒ)示，從圖6中可以(yǐ)看出(chū)，這是由于管材在沖彎時隻是中間部位産生了變形，而兩頭彎曲部位并未産生變形，因此需要通過優化工藝方案，解決壓彎過程(chéng)中出現的(de)壓癟情況。

截面畸變(biàn)分析

在彎管分(fèn)析時，除了常見的由于(yú)圓角半(bàn)徑過(guò)小導緻的産品内側起皺及外(wài)側開(kāi)裂之(zhī)外，還(hái)存在管材的截面變形，特(tè)别是在(zài)方管彎曲時更容易出現此類問題，如圖7所示(shì)，該彎管的彎曲半徑為120mm，頂面凹陷嚴重，通過調整模具間隙等措施可以解決此問題。

咬邊缺陷分析(xī)

預成形時容易(yì)出現咬邊(biān)的情(qíng)況，Autoform分析(xī)咬邊可以采用最大接(jiē)觸應力（Max Contact Pressure)來判斷，最(zuì)大接觸應力(lì)值較周邊區域(yù)明顯偏大，則存在發生咬(yǎo)邊(biān)的風險，某扭力(lì)梁(liáng)CAE結果與實(shí)際情(qíng)況的比較，如圖8、圖9所示。

進料狀态分(fèn)析

對于預(yù)成形來說，最重要的是預(yù)成形後零件能(néng)否達到預定的形狀，以便液壓成形能(néng)夠順利完(wán)成，最終生産出合格的零部件，如(rú)圖10所示。在(zài)扭力梁的預成形過程(chéng)中，導向角的(de)角度會導緻預成形的效果出現偏差，因此需要合适的導向角以滿足扭力(lì)梁的進料(liào)狀态，如圖11所示。

在預(yù)成形過程中可能(néng)存在起皺或(huò)者波紋的狀态，有時這(zhè)種起皺或者波紋(wén)是有益的，可以延(yán)緩液(yè)壓成形零件的開裂，因此在(zài)預成形過程中出現(xiàn)的(de)一些問題，需要通過最終的液壓(yā)成形結果來判斷是否需要消除。

回彈結果評價

預成形及(jí)液壓成形後的回彈結果需要重點考慮，特别(bié)是高強(qiáng)鋼零件預成形後的回彈可能(néng)會導緻(zhì)液壓成形合模時出現咬邊(biān)等現象，因(yīn)此在彎(wān)管(guǎn)及預成形後必須增加回彈分析，判斷零(líng)件是否存(cún)在問題。彎管後及液壓成形後的零件回彈狀況如圖12、圖13所示。

對于液壓(yā)成形管材來說，大部(bù)分都是采用高頻焊管(guǎn)或者激光焊管，由于拼焊線位置的材料性能與零件本體不一(yī)緻，因此需要對拼焊線的位置進行(háng)分析，以避免拼焊線布置在沖(chòng)孔或者小圓角等變形區域，如圖14所示。同(tóng)時，如果有拼焊線位置材料參數，也可以輸入軟件(jiàn)進行詳細分析，判斷(duàn)管件是否存在開裂等情況。

Autoform軟件液(yè)壓成形分析的局限性

随着電動車(chē)輕量化的需求，在全鋁(lǚ)車身上使用液壓成形(xíng)技術(shù)可以提高車身的(de)抗碰撞等性能，奧迪A8前壁闆橫梁采用(yòng)的就是液壓成形，如圖15所示。由于Autoform的功能主要(yào)集中在沖壓方面，而非專(zhuān)門的(de)液壓成形分析軟件，因此其無(wú)法完成“日”字形等型材液壓成(chéng)形分析。同時針對鋁型材的不(bú)等壁厚，Autoform軟(ruǎn)件也無法進行有效分析，需要等效成相同壁厚才行，因此(cǐ)對分析結果具有一定(dìng)損失。

結論

⑴利用Autoform軟件的速度及操作便利性(xìng)，可以快速的完成(chéng)從彎管、預成形、液壓成形、激光切割等各種分析工作。

⑵通過Autoform分析結果，除了可以進行開(kāi)裂、起皺、回彈等結果評判之外，還可以進行管材折彎、截面畸變、咬邊缺陷、進(jìn)料狀态評估及拼焊線位置評(píng)估。

⑶對于“日”字鋁型材及不等壁厚鋁型材，由于軟件的局限性，Autoform無法完成相應的分(fèn)析工作，需要采用其他軟件開(kāi)展此類零(líng)件的分析工作。

News

Contact Us

液壓成(chéng)形件常見缺陷

液壓成形CAE分析設置

管材設置(zhì)