汽车行业中管件液压成形技术的新进展

管件液压成形技术作为汽车零件减重的重要方法之一,近几年发展很快,国外多个汽车公司已将其应用于管类零件的生产.主要介绍了该技术的工艺特点,国内外应用情况与相关研究成果.     

管件液压成形中加载路径的确定方法研究

加载路径是影响管件液压成形结果的关键因素,为了快速准确地确定管件液压成形中的加载路径,提出了利用理论计算与数值模拟相结合的方法来优化和调整成形的加载路径,确定最佳的成形区间.根据塑性力学理论计算出成形的初始内压,确定出成形区间,然后调整不同的轴向补料量进行数值模拟,并根据数值模拟的分析结果确定最佳的补料量,最终通过调节加载路径的斜率,获得合理的成形加载路径.实验结果表明:针对非对称结构的空心轴类件的液压成形,应用本方法快速地确定出合理的加载路径,零件顺利成形,且成形零件的减薄率在整个成形区间里是最小的.     

镁合金管件热态内压成形研究进展

首先简介了热态内压成形国内外研究现状,然后重点介绍了哈尔滨工业大学在热态内压成形装置和镁合金热态内压成形方面的研究进展.所研制的热态内压成形装置可在一定温度下实现镁合金大膨胀率变径管、弯曲轴线变截面管的研制.采用AZ31B镁合金管材获得膨胀率30%,最大减薄率6.7%的变径管件;采用AZ61A镁合金管材试制了正方形截面件和某轿车样件,采用AZ31镁合金管材试制了截面带有小圆角的管件.介绍了上述样件的工艺过程,表明镁合金热态内压成形工艺具有广阔的应用前景.     

异形截面管不均匀膨胀充液成形数值模拟

目的对低碳钢不均匀膨胀率异形截面弯管零件充液成形工艺参数进行研究。方法利用有限元方法对低碳钢异形截面管零件的充液成形过程进行有限元仿真,对影响圆角破裂的关键工艺参数进行分析及优化。结果液室压力过小,弯管圆角内侧不易贴模;压力过大,圆角内侧会因材料过度减薄而发生破裂。推头轴向进给量合适时,可以在圆角处形成\"有益皱纹\",防止材料不均匀膨胀发生破裂。结论成形压力在300 MPa,推头的轴向进给量为50 mm时,可以成形出合格零件。     

三维异形截面管件充液成形工艺及优化分析

目的研究三维异形截面汽车纵梁充液成形过程的变形规律。方法通过数值模拟和试验研究相结合的方法,分析多工序中的充液成形过程,对影响构件成形性能的液压力加载路径关键参数进行分析。结果线性加载路径下试件最大减薄率为26.3%,试件出现了局部开裂现象。两段式线性加载条件下最大起皱指标为0.149,试件出现了起皱缺陷,最大壁厚减薄为23.2%,开裂现象并未明显缓解。分段式线性加载条件下试件的最大减薄率仅为16.8%,贴模偏移量为1.89 mm,未出现起皱叠料现象,成形质量较好,同时,试验结果与数值模拟结果有较好的一致性。结论液压力加载路径对试件壁厚分布影响较大,采用分段式线性加载,可以实现低压阶段的分段加压和有效补料,以及后期的线性高压整形,试件成形质量较高。     

铝合金复杂曲面薄壁件液压成形技术

介绍了适合于制造铝合金复杂曲面薄壁件的液压成形技术,包括充液拉深、可控径向加压充液拉深和液体凸模拉深。由于充液拉深能提高成形极限,适合于制造铝合金复杂型面零件。可控径向加压充液拉深通过径向压力向内推料,进一步提高了成形极限,适合于成形大高径比筒形件。液体凸模拉深适合于获得深度较大、形状复杂、尤其底部具有小过渡圆角的复杂形状零件。     

加载条件对内高压成形管件尺寸精度的影响

为了研究内高压成形管件横截面尺寸变化规律,获得管件横截面尺寸精度的调控方法,采用内高压成形实验研究了内压和合模力加载条件对低碳钢变径管直径尺寸精度的影响规律。结果表明:随着内压从60 MPa增加到210 MPa,变径管直径逐渐增加,卸压出模后管件发生0.045%~0.075%的回弹,当内压为150 MPa时,获得的管件直径尺寸精度最高。随着合模力增加,变径管水平方向的直径尺寸逐渐增大,竖直方向的直径尺寸逐渐减小,横截面不圆度增大,导致尺寸精度降低。因此,在内高压成形中,可通过增加模具尺寸或采用可变合模力加载以降低合模力对管件横截面尺寸精度的影响,也可通过控制内压使模具弹性变形量恰好等于管件回弹量,从而使管件最终直径尺寸等于设计值,以保证管件的横截面尺寸精度。     

新型液压成形技术的研究进展

针对我国航空航天、汽车及核电等关键领域对精密零部件的迫切需求,以及目前液压成形技术应用中遇到的常见问题和缺陷,提出研发针对异形空心零件的脉动液压成形技术,和适用于复杂曲面薄壁板类零件的高能率冲击液压成形技术。分别从技术原理、成形机制、工艺设备和应用领域等方面进行了阐述和介绍。研究结果表明,两种新型液压成形技术能够充分发挥控形与控性一体化的优势,避免成形过程中的材料失稳和产品缺陷,显著提高管材和板材的成形能力和成形质量,未来有望在汽车和航空领域得到更为广泛的应用。     

带筋管充液压形实验研究

为探讨带筋管整体成形的可行性,通过实验方法初步探讨了带筋管整体成形的力学条件及关键影响因素。实验结果表明,在消除筋板内环的径向、轴向和环向自由度后,充液压形工艺可实现带筋管的整体成形;采用充液压形工艺可以成形出高径比为5,径厚比为42.5的带筋椭圆紫铜管件。单自由度影响实验表明,侧翻和起皱是带筋管充液压形的两类典型缺陷,消除轴向自由度,可抑制侧翻缺陷的发生,消除环向自由度同时保持环向拉应力状态,有助于消除起皱缺陷。     

薄壁异形方半管零件充液成形工艺研究

目的 为解决薄壁异形方半管零件成形过程中易起皱、破裂、形状冻结性不佳的难题,引入充液成形工艺。为进一步掌握不同工艺参数对零件成形性能的影响,对薄壁异形方半管零件的充液成形过程进行研究。方法 以液室压力、压边力、拉深深度、摩擦因数等工艺参数为影响因子,进行正交试验,通过分析不同工艺参数下零件最大减薄率、贴模度、最大回弹量的变化规律,掌握充液成形工艺中不同工艺参数对零件起皱、破裂、形状冻结性的影响。结果 零件的破裂和起皱现象受液室压力影响显著,而零件的形状冻结性则受压边力影响较大。在数值模拟中,优化后的最优工艺参数如下:液室压力为15 MPa,压边力为120 kN,拉深深度为110 mm,摩擦因数为0.15。经模拟验证,与优化前相比,在该工艺参数下得到的结果更优,零件最大减薄率降低到11.5%、贴模度提高了0.212 mm、最大回弹量降低了1.955 mm。结论 通过模拟分析和现场试验验证可知,采用正交试验得到的最优工艺参数可以完成半管零件的成形,合理的工艺参数能有效抑制零件起皱、破裂、形状冻结性不佳的现象,从而提高半管零件的成形性能。     

轻量化结构内高压成形技术

内高压成形适用于制造汽车 ,航空航天等领域中使用的各类轻体构件 .用其加工的零件具有重量轻 ,刚度好 ,零件数量少 ,可减少后继机械加工和组装焊接量 ,成本低等优点 .本文综述了内高压成形原理、优点、应用范围、适用材料、国内外工业应用情况及研究现状 ,并详细介绍了作者进行的部分研究结果 .     

钛合金管件高压气胀成形工艺研究进展

高压气胀成形是在内高压成形基础上发展起来的管件成形技术,采用气体介质加载,可在高温下成形钛合金构件。以Ti-3Al-2.5V钛合金管材为实验材料,开展了矩形截面构件和大截面差构件高压气胀成形工艺研究,提出了气压阶梯加载方法和气压与轴向位移匹配的加载方法。结果表明,利用Ti-3Al-2.5V钛合金在一定温度和应变速率范围的应变和应变速率双硬化机制,采用合理的加载路径,能够消除开裂缺陷,以较高的效率实现钛合金异形管件的成形制造,并且构件壁厚相对均匀,形状和组织性能均可得到有效控制。     

加载路径对扭力梁内高压成形壁厚分布和精度的影响

为研究加载路径(内压力和轴向补料的匹配关系)对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现:当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明:初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.     

大截面差空心件内高压成形研究

截面周长差较大的空心零件的内高压成形需要解决膨胀区的轴向补料问题和预成形问题,才能获得壁厚分布较为均匀的合格零件.以某轿车转向节臂零件的成形过程为例,对上述问题进行了试验研究.首先设计、试制了瓶形预制件,在预成形中利用"有益起皱"实现了大量的补料,获得了壁厚分布符合要求的预制件;然后在终成形前使零件截面具有合理的形状,再进行终成形,既保证了圆角部位的外形尺寸,又提高了壁厚均匀性.采用本文介绍的方法实现了截面周长差达70%的瓶形预制件的制备,从而获得了壁厚、外形尺寸均满足设计要求的转向节臂零件.     

弯曲角度对弯曲轴线件内高压成形的影响分析

针对弯曲轴线矩形截面件内高压成形时容易发生开裂的问题,以轿车底盘前梁为例,采用数值模拟和试验的方法分别研究了0.98α、1.0α和1.02α(α为内高压件的轴线中心角)3种弯曲角度对弯曲轴线矩形截面件内高压成形开裂缺陷的影响.结果表明,采用0.98α和1.02α弯曲角度时,内高压成形时在弯角外侧和矩形截面过渡区叠加区域出现开裂缺陷,而采用1.0α的弯曲角度时,能够顺利成形出合格的内高压件.由此可知,对于弯曲轴线矩形截面件,弯曲工序引起的壁厚减薄及轴线偏移是导致内高压开裂的主要原因,通过合理的弯曲角度可以有效控制内高压成形截面环向变形的均匀性,避免开裂的产生.     

多向加载近净成形研究动态

题.     

External Pressure Forming and Buckling Analysis of Tubular Parts with Ribs

Buckling and forming processes of tubes with varying slenderness ratio （ratio of length to diameter） under external hydraulic pressure were analyzed with three-dimensional finite element method （FEM） for studying tube external pressure forming （EPF）. Buckling pressures for different tube blanks without mandrel were predicted, and an EPF of a carbon steel tube onto a mandrel with six ribs was simulated. Both thickness distribution and buckling pressure from the simulations were found to be in agreement with those from experiments. Buckling pressures are shown to be a function of the slenderness ratio. The tubular part with six ribs produced by EPF has a uniform thickness distribution, whose maximum thinning rate is only 5.9%.     

预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响分析

针对复杂截面扭力梁内高压成形容易出现咬边和开裂的问题,以轿车V型扭力梁为例,采用数值模拟和试验方法,分析了预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响,重点研究了压下量（Y）和侧向宽度（B）对预制坯形状和内高压成形的影响.结果表明,当Y、B分别为0.83D（D为管材直径）、0.73D和0.78D、0.78D时,得到的预制坯形状在...     

外压成形试验装置及成形特征研究

设计制造了管材外压成形试验装置,在该装置上实现了管材外侧的高压密封和内部芯模的拆装.采用碳钢管进行了薄壁空心花键件的外压成形试验研究,利用液体介质在管坯外部建立静水压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上,从而获得了空心花键形状的试验件.试验反映了外压成形压力较低、壁厚分布较均匀的特点,所获得的成形件内表面形状与芯模的外表面形状基本一致,同时,成形中不同键位管壁失稳的随机性,对成形件壁厚分布有一定影响.