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

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液壓成形(xíng)分析及結(jie)果評判

2025.12.17

液(yè)壓成形過(guo)程複雜且(qie)影響液壓(yā)成形性的(de)因素較多(duō)，國内衆多(duo)專家在液(ye)壓成形CAE及(jí)缺陷預測(cè)方面進行(háng)了深入的(de)研究。韓聰(cōng)、張偉玮、謝(xiè)文才等通(tōng)過施加不(bu)同的軸向(xiang)壓力及補(bǔ)料量，研究(jiu)了液壓成(chéng)形扭力梁(liang)的起皺行(hang)為。郎利🐉輝(huī)、田鵬、程鵬(péng)志等分析(xī)了預成形(xing)模具形狀(zhuang)和充液成(chéng)形時加載(zai)路徑📞對扭(niu)力梁充液(yè)成形質量(liàng)的影響，結(jie)果表明：當(dang)預成形模(mó)具導向角(jiǎo)度過小時(shí)，管坯被擠(jǐ)壓内凹變(biàn)形時，圓角(jiǎo)部位容易(yi)起皺；導向(xiang)角度過大(dà)時，管坯材(cai)料流向凹(āo)模困難，減(jian)薄嚴重🍉；充(chong)液成形時(shi)🔞補料初💘始(shǐ)液室壓力(lì)過大，材💔料(liao)堆積在零(líng)件端部起(qǐ)皺嚴重。

液(ye)壓成形件(jian)常見缺陷(xian)

液壓成形(xing)件大都形(xing)狀複雜，材(cai)料強度高(gao)，在液壓成(chéng)形過程中(zhong)變形複雜(za)，其最常見(jiàn)的成形缺(que)陷有以下(xià)5類：⑴開☔裂。金(jīn)屬材料局(ju)部減薄超(chao)過其本身(shen)的延伸極(ji)限時，制件(jiàn)出現裂縫(féng)或💚暗裂。⑵起(qi)🔞皺。液壓💚成(cheng)形後制件(jian)仍存在無(wu)法解決的(de)皺紋，起皺(zhou)産生的主(zhǔ)要原因是(shì)管材周長(zhang)大于産品(pin)截面周長(zhang)，但預成形(xíng)截面形狀(zhuàng)或内高壓(yā)成形模具(ju)分模設計(jì)💃不合理也(ye)會導緻起(qi)皺的産生(sheng)。⑶回彈。液🎯壓(ya)成形件形(xíng)狀複♈雜，成(chéng)形後各個(gè)位置的殘(can)留應力不(bú)均，應力釋(shì)放後造成(cheng)💃🏻零件變形(xíng)，影響零件(jian)的尺寸精(jing)度⛹🏻‍♀️。⑷飛邊。預(yu)成形或液(yè)壓成形時(shi)💛，由于分模(mo)不合理，造(zào)成模具閉(bi)合前材料(liao)😍被擠入分(fèn)模面而形(xing)成🌈飛邊，飛(fei)邊不僅會(hui)使零件成(chéng)為廢品，而(ér)且會造成(cheng)模具損傷(shāng)，是一種非(fēi)常嚴重的(de)缺陷。⑸不貼(tie)模。液壓成(chéng)🐪形後零件(jiàn)表面與模(mo)具内腔不(bu)貼合，這是(shi)由于液壓(ya)成形時壓(ya)力不足導(dǎo)緻的，主要(yào)發生在🐕産(chan)品的小圓(yuán)角區域。

液(yè)壓成形CAE分(fen)析設置

一(yī)般零件液(yè)壓成形工(gong)藝規劃為(wei)：制管→彎曲(qǔ)成形→預成(cheng)形→液壓成(cheng)形+液壓打(dǎ)孔→激光切(qie)割端頭+割(gē)孔→擴口💁等(děng)工藝，Autoform可🏃‍♂️以(yi)完🎯成從彎(wān)管至擴口(kou)等所有工(gōng)序的分🌈析(xi)。

管材設置(zhi)

液壓成形(xing)一般采用(yong)焊管，管材(cái)是由平闆(pǎn)通過輥壓(yā)🏃成形，在接(jiē)頭部位采(cai)用高頻焊(hàn)接方式，由(yóu)于焊接部(bù)位性能與(yǔ)其他區域(yu)👈不同，實際(jì)操作時應(ying)将焊縫部(bù)位分布💁在(zai)零件變形(xíng)較小區域(yu)，焊管的厚(hou)度一般為(wéi)1.5～4.0mm。Autoform提供了豐(fēng)富的初始(shǐ)管材選擇(zé)方法，可以(yǐ)選擇初始(shi)為不帶應(ying)力的直管(guan)，或者具備(bei)初始應力(lì)的彎管，在(zài)此過程中(zhōng)需🚶要注意(yi)的是Autoform分析(xī)的是管件(jiàn)中性層直(zhi)徑。此外，Autoform還(hai)提供了圓(yuan)管、方管及(jí)變徑🐕管等(deng)不同管材(cai)類型，用戶(hu)可以根據(ju)自身需要(yào)進行選🔱擇(ze)。

工具體設(she)置

在定義(yì)工具體時(shí)需要确定(dìng)工具體的(de)類型，不同(tong)工具需對(duì)應不同的(de)工具體類(lèi)型，圖1、圖2、圖(tú)3所示分别(bié)為👌彎管、預(yu)成形及液(ye)壓成形🤟工(gong)具體的設(she)置，其中彎(wān)管成形工(gong)具由Autoform軟件(jiàn)根據彎曲(qu)中心線自(zi)動生成，預(yù)成形及液(yè)壓成形工(gōng)具❤️體可以(yǐ)由軟件生(shēng)成或者從(cóng)外部導入(ru)。

工藝參數(shu)設置

彎管(guǎn)成形工藝(yi)參數主要(yao)是彎曲角(jiao)速度、芯棒(bàng)及芯球數(shu)量、摩擦系(xi)數、工具體(tǐ)間隙等，這(zhe)些參數需(xu)要與現場(chǎng)🔞設計值保(bao)持一🥵緻，才(cai)能得到匹(pi)配的分析(xī)結果。預成(chéng)形分析與(yǔ)📧沖壓分析(xī)方法一緻(zhi)，需💃🏻要注意(yi)的是在做(zuo)扭力⛷️梁預(yù)成形📐分析(xi)時，在V形部(bu)位存在上(shàng)下兩層闆(pan)料接觸的(de)問題，此時(shi)需要設置(zhì)好闆料接(jie)觸的💃🏻參數(shu)。液壓成形(xíng)主要是内(nei)壓力、合模(mo)力、水平缸(gāng)運動參數(shù)，在實際液(ye)壓😄成形過(guò)程中，液體(ti)壓力以及(ji)水平缸運(yun)動随時間(jiān)而變化，而(ér)非恒定值(zhi)。

CAE分析結果(guǒ)及評判

本(ben)文隻說明(míng)Autoform軟件做液(ye)壓成形分(fen)析時使用(yòng)的評判方(fāng)法，具體評(píng)判準則基(jī)本與沖壓(ya)分析評判(pàn)方法一緻(zhi)，因⭐此本文(wén)隻☀️針對與(yǔ)沖壓不一(yi)緻的結果(guǒ)進行說明(míng)，主要🈚是貼(tiē)模性、彎管(guan)過程及預(yù)成形過程(chéng)缺陷的評(ping)價。

貼模性(xing)評判

對于(yú)貼模性的(de)評判，首先(xiān)用到的是(shì)接觸距離(li)評判标❓準(zhǔn)（Contact Distance Above)，這是一個(gè)最直觀的(de)模拟結果(guo)評判方法(fǎ)，根據産品(pin)公差要求(qiu)😘可以知道(dào)液壓成形(xing)後零件與(yu)上下🏃‍♀️模之(zhi)間的距離(li)，如圖4所示(shi)，扭力梁在(zài)過渡區域(yu)存在💛的最(zuì)大距離為(wéi)2mm，這主🌐要是(shi)由于産品(pǐn)局部圓角(jiǎo)過小，在内(nèi)壓力隻有(you)200MPa時無法完(wán)全脹形到(dao)位，需要更(gèng)大的内壓(ya)力才能脹(zhang)形到位。

彎(wān)管分析結(jie)果評判

對(dui)于底盤零(ling)部件來說(shuo)，很多都采(cai)用沖彎的(de)方式，這種(zhong)方式在彎(wān)曲過程中(zhong)會出現管(guan)材壓癟，如(rú)圖5所示，從(cóng)圖6中可以(yǐ)看🌂出，這是(shì)由于管材(cái)在沖彎時(shi)隻是中間(jian)部位産生(sheng)了變形，而(er)兩頭彎💃🏻曲(qu)部位并未(wei)産生變形(xíng)，因此需要(yao)通過優化(hua)工藝方案(àn)，解決壓✨彎(wān)過程中🔱出(chū)現的壓癟(bie)情況。

截面(mian)畸變分析(xi)

在彎管分(fèn)析時，除了(le)常見的由(yóu)于圓角半(bàn)徑過小導(dao)緻的産品(pǐn)内側起皺(zhou)及外側開(kai)裂之外，還(hái)存在管材(cái)的截面變(biàn)形，特别是(shì)在方管彎(wan)曲時更容(róng)易出現此(ci)類問題，如(ru)圖7所示，該(gai)彎管的彎(wān)曲半徑為(wéi)120mm，頂面凹陷(xian)嚴重，通過(guo)調整模具(ju)間隙等措(cuo)施可以解(jiě)決此問題(tí)。

咬邊缺陷(xian)分析

預成(cheng)形時容易(yi)出現咬邊(bian)的情況，Autoform分(fèn)析咬邊可(kě)以采用最(zuì)大🚶‍♀️接觸應(yīng)力（Max Contact Pressure)來判斷(duan)，最大接觸(chù)應力值較(jiao)周邊區域(yu)明顯偏大(dà)，則存在發(fā)生咬邊的(de)風險，某扭(niǔ)力梁CAE結果(guǒ)與實際情(qíng)況的比❌較(jiao)，如圖8、圖9所(suǒ)示。

對(dui)于預成形(xíng)來說，最重(zhong)要的是預(yu)成形後零(líng)件能否達(da)✔️到預定🆚的(de)形狀，以便(bian)液壓成形(xíng)能夠順利(li)完成，最終(zhōng)生産出合(hé)格的零部(bù)件✨，如圖10所(suǒ)示。在扭力(li)梁的預成(chéng)形過程中(zhōng)，導向角的(de)角度會導(dǎo)緻預成形(xing)的效果出(chu)現偏差，因(yīn)此需要合(he)适的導❄️向(xiang)角以滿足(zu)扭力梁㊙️的(de)進料狀态(tài)，如圖11所示(shì)。

在預成形(xing)過程中可(ke)能存在起(qǐ)皺或者波(bō)紋的狀态(tài)💁，有時這種(zhong)起皺或者(zhě)波紋是有(yǒu)益的，可以(yǐ)延緩液壓(yā)成形零件(jian)的開💰裂，因(yin)此在預成(chéng)形過程中(zhong)出現的一(yi)💞些問題，需(xū)要通🛀🏻過最(zui)終的液壓(ya)成形結果(guǒ)來判斷是(shì)❗否需要消(xiao)除。

回彈結(jie)果評價

預(yù)成形及液(yè)壓成形後(hòu)的回彈結(jié)果需要重(zhòng)點考慮⛷️，特(tè)别是高強(qiang)鋼零件預(yù)成形後的(de)回彈可能(néng)會導緻液(yè)壓成形🏃🏻合(he)模時出現(xian)咬邊等現(xiàn)象，因此在(zài)彎管及預(yu)成形後必(bi)須增加回(hui)彈分析，判(pàn)斷零件是(shi)否存在問(wèn)題。彎管後(hòu)及液壓成(cheng)形後的🥵零(ling)件回彈狀(zhuang)況如圖🈲12、圖(tú)13所示。

對于(yu)液壓成形(xíng)管材來說(shuō)，大部分都(dou)是采用高(gao)頻焊📧管🚶或(huo)者激光焊(han)管，由于拼(pīn)焊線位置(zhi)的材料性(xing)能與零件(jiàn)本體不一(yī)緻，因⭐此需(xu)要對拼焊(han)線的位置(zhi)進行🥰分析(xī)，以避免拼(pin)焊線布置(zhì)在沖孔或(huo)者小圓角(jiao)等變形區(qū)域，如圖14所(suǒ)示。同時，如(ru)果有拼焊(hàn)線位置材(cái)料參數，也(yě)可以輸😍入(rù)軟件進行(hang)詳細分析(xī)，判斷管件(jian)是否💁存在(zai)開裂等🌈情(qing)🙇‍♀️況。

Autoform軟件液(yè)壓成形分(fèn)析的局限(xiàn)性

随着電(dian)動車輕量(liàng)化的需求(qiú)，在全鋁車(chē)身上使用(yong)液壓成形(xing)技術可以(yǐ)提高車身(shēn)的抗碰撞(zhuang)等性能，奧(ào)迪A8前壁闆(pǎn)橫梁采☎️用(yòng)的就是液(ye)壓成形，如(rú)圖15所示。由(yóu)于Autoform的功能(néng)主要集中(zhōng)在沖🏃‍♀️壓方(fāng)面，而非專(zhuān)門的液壓(ya)成形分析(xi)軟💃🏻件，因此(cǐ)其無法完(wan)成“日”字形(xíng)等型材液(yè)壓成形分(fèn)析。同❄️時針(zhēn)對鋁型材(cai)的不等壁(bi)厚，Autoform軟件也(ye)無法進行(háng)有效分析(xī)，需要等效(xiào)成相同壁(bi)厚才行，因(yin)此對分析(xi)結果具有(yǒu)一定損失(shī)。

⑴利用(yong)Autoform軟件的速(su)度及操作(zuò)便利性，可(kě)以快速的(de)完成從彎(wan)管、預成📧形(xíng)、液壓成形(xing)、激光切割(ge)等各種分(fèn)析工作。

⑵通(tōng)過Autoform分析結(jie)果，除了可(ke)以進行開(kāi)裂、起皺、回(hui)彈等結果(guǒ)評判之外(wài)，還可以進(jin)行管材折(she)彎、截面畸(jī)變、咬邊缺(quē)陷、進料狀(zhuàng)态評估及(jí)拼焊線位(wei)置評估。