冲击液压下汽车异型管坯成形的研究

国家"十三五"已提出,在汽车工业领域,结构轻量化、一体化是以后在发展方向上的追求目标,更是先进制造技术的发展趋势。本研究在普通冲压和液压成形技术基础上,提出一种新型的复合成形方法——冲击液压胀行,以液体作为传力介质的液压成形技术。金属薄壁管材液压成形以空心代替实心、以变截面代替等截面、以封闭截面代替焊接截面,其成为了一种主要的结构减重途径,它比冲焊件的质量减轻了15-30%,且可大幅度提高零件的刚度和疲劳强度,目前该技术已在汽车制造领域得到了广泛的应用。

重卡桥壳D形横截面预成形管坯轴向-环向补料液压胀形研究

在大尺寸重卡桥壳胀压成形试验中,近似回转体预成形管坯充液压制成形后的桥壳管件,中部桥包壁厚减薄率大、后盖存在开裂。为此,设计了D形横截面的预成形管坯及轴向-环向补料液压胀形工艺,分析了轴向补料、轴向-环向补料阶段的应力状态及变形特征,推导出不同变形区的塑性变形条件以及中间横截面典型特征点环向应力的表达式。针对某载荷10 t重卡桥壳,进行了D形截面管坯液压胀形有限元模拟,揭示了各变形区的正应力、剪应力的变化规律以及金属沿环向的流动规律。进行了重卡桥壳胀压成形生产试验,成功制备出D形截面预成形管坯,成形性良好,金属环向流动量及壁厚分布与模拟结果吻合,壁厚相对减薄率明显降低;充液压制成形后的桥壳管件,中部桥包部分壁厚增加,消除了后盖开裂隐患,而且切除的附件前盖减少15.64%。

胀-压复合成形汽车桥壳预成形管坯的设计及成形试验

根据胀-压复合成形汽车桥壳新工艺,提出了预成形管坯的设计方法,将其桥包部分截面周长与制件对应部位截面周长的比值定义为截面系数;针对某小型汽车桥壳样件,使用分析软件ANSYS对不同截面系数下的预成形管坯进行了成形的有限元模拟,并根据测定样件的桥包部分过渡圆角的大小,确定了截面系数的取值范围。基于提出的设计方法制定的胀-压复合成形工艺,在普通液压机上成功试制出桥壳样件,实际测量了其外形尺寸,证实了提出的预成形管坯设计方法可行。

预成形管坯压制成形汽车桥壳的变形分析

介绍了小型汽车桥壳样件胀压成形的工艺,针对两端经过缩径、中部经过液压胀形得到的轴对称状预成形管坯,其内部充液后用模具压制成形桥壳样件的过程,定性分析了横截面、纵截面的变形,揭示了变形机理以及壁厚的变化规律,探讨了桥包部分横截面大小对其成形性的影响。通过有限元模拟和工艺试验,进一步考察了管坯压制成形工艺的成形性,并定量分析了壁厚的分布情况。研究结果表明:轴对称状的预成形管坯压制成形异型截面的汽车桥壳样件时,样件成形性好,壁厚分布较好,成形过程中所需液体压力低。

中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计及成形分析

基于圆形管坯压制成异型截面的变形分析,提出了中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计准则。针对载重5t卡车桥壳,介绍了胀压成形的工艺过程,设计30组前盖半径、后盖半径不同的预成形管坯,使用ABAQUS软件进行整个成形过程的有限元模拟。通过对预成形管坯液压胀形过程和压制成形过程的成形性分析,确定了前盖系数Km、后盖系数Kn的取值范围。选取基准回转体及一种典型的非对称预成形管坯,分别进行胀压成形实验,结果表明:前者压制成形阶段后盖处胀裂,后者成功地试制出样件,成形状况好,而且成形过程中管坯壁厚值与模拟值基本吻合。

充液压制成形汽车桥壳后盖区开裂分析及预成形管坯形状优化设计

针对目前生产中胀压成形桥壳后盖区存在开裂的现象,通过对两种极端情况下预成形管坯压制成形变形的分析,揭示了后盖区开裂的原因;提出了预成形管坯后盖冠顶最大纵向轮廓形状的设计方法,给出了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的定义。针对某载重5t的汽车桥壳,采用ABAQUS有限元分析软件对多组不同后盖尺寸的预成形管坯压制成形过程进行了数值模拟,确定了轮廓基准系数K0和渐变系数K1的取值范围。进行了压制成形实验,结果表明:优化设计后的预成形管坯充液压制时成形效果好,后盖区壁厚减薄率低、无开裂。

重卡桥壳轴向环向补料液压胀形内压加载路径的确定

轴向环向补料液压胀形变形过程复杂,合理的加载路径确定困难,成形时易发生失稳起皱及胀裂。通过变形分析,揭示了轴向环向补料液压胀形两个阶段各典型位置发生变形所需内压的变化规律,确定了线性增压—恒压—线性降压的加载路径,推导出各阶段的内压计算公式,给出了上控制模平面高度与最大扩径量的关系。针对某载荷10 t重卡桥壳,通过有限元模拟及工程试验验证了加载路径的正确性,揭示出加载路径线性降压段的降压系数、上控制模高度系数对管坯成形质量的影响,确定了二者的合理范围,消除了失稳起皱及开裂的隐患。

桥壳胀压成形的分析与展望

目的介绍桥壳胀压成形技术的研究现状与发展趋势。方法从缩径、液压胀形和压制成形工艺过程中常见问题与影响因素出发,介绍国内外学者对翘曲、起皱、加载路径和预成形管坯4个方面所做的工作及研究进展。结果与结论 缩径过程中的翘曲和起皱,液压胀形中轴向进给量和内压的匹配,预成形管坯的制取以及桥壳后盖的破裂等仍然是一个普遍存在却难以解决的问题,需要广大学者的不懈努力。

小型汽车桥壳液压胀形加工方法的研究现状

液压胀形是实现汽车零部件整体成形和轻量化的新兴技术,桥壳是汽车上重要的承载件之一。为了推广与研究汽车桥壳液压胀形技术,结合目前小型汽车桥壳液压胀形技术研究进展,对液压胀形技术在小型汽车桥壳制造方向的研究现状进行了分析与总结。首先,分析了采用传统液压胀形方法制造小型汽车桥壳存在的问题;然后,介绍了胀压成形汽车桥壳新工艺,给出了桥壳管件和预成形管坯的设计方法;最后,通过对比胀压成形样件与传统液压胀形样件,阐述了胀压成形是小型汽车桥壳液压胀形技术的发展趋势。通过对目前小型汽车桥壳液压胀形研究的分析与总结,为液压胀形桥壳的研究提供了参考。

基于均匀增容的大变径比管件液压胀形加载路径研究

目前液压胀形加载路径设计多属于试错法,路径调试缺乏系统的指导思想,没有量化的反馈,因此,提出了基于均匀增容的液压胀形加载路径的设计方法。以管坯内部容积随轴向推进量线性均匀变化为目标,将整个液压胀形过程分为若个子步,通过调整每一子步的管坯内部压力,使每一子步的管坯内部容积沿均匀增容线变化,得到液压胀形管件。以某大型汽车桥壳管件预成形管坯为例,通过数值模拟得到了均匀增容的加载路径,给出了基于均匀增容线的合理成形区间,进行了生产试验,得到了外形轮廓清晰、壁厚减薄率满足设计要求的合格样件,试验结果表明:基于均匀增容的液压胀形加载路径适用于实际生产,样件成品率高、成形性好。