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液壓成(cheng)形分析及(ji)結果評判(pan)

2025.12.15

液壓成形(xíng)過程複雜(za)且影響液(ye)壓成形性(xìng)的因素較(jiào)多，國内衆(zhōng)🚶‍♀️多🤞專家在(zài)液壓成形(xing)CAE及缺陷預(yù)測方面進(jìn)行了深入(ru)的研究。韓(hán)聰、張偉玮(wei)、謝文才等(děng)通過施加(jia)不同的軸(zhóu)向壓力及(jí)補料量，研(yan)🔞究了液壓(ya)成形扭力(lì)梁的起皺(zhou)行為。郎利(li)📱輝、田鵬、程(cheng)鵬志等分(fen)析了預成(cheng)形模具形(xíng)狀和充液(yè)成形時加(jiā)載路徑對(duì)扭力梁充(chong)⭐液成形質(zhi)量的影響(xiang)，結果表明(míng)：當預成形(xíng)模具☔導向(xiàng)🈲角度過小(xiao)時，管坯被(bèi)擠壓内凹(āo)變形時，圓(yuán)角部位容(róng)‼️易起皺；導(dao)向角度過(guò)大時，管坯(pi)材料流📐向(xiang)凹模困難(nán)，減薄嚴重(zhong)；充液成形(xing)時補料初(chu)始液室壓(yā)力過💞大，材(cái)💋料堆積在(zài)零件端部(bù)起皺🐕嚴重(zhong)。

液壓成形(xing)件常見缺(que)陷

液壓成(chéng)形件大都(dōu)形狀複雜(za)，材料強度(du)高，在液壓(yā)成🌐形過程(chéng)💚中變形複(fu)雜，其最常(cháng)見的成形(xíng)缺陷有以(yǐ)下5類：⑴開裂(liè)。金屬材料(liao)局部減薄(bao)超過其本(ben)身的延伸(shēn)極限時，制(zhi)件出現裂(lie)縫或暗裂(liè)。⑵起皺。液壓(ya)✊成形後制(zhi)件🐆仍存在(zai)無法解決(jue)的皺紋，起(qi)皺産生的(de)主要原因(yin)是管材周(zhōu)長大于産(chan)品截面周(zhou)長，但預成(cheng)🚶‍♀️形截面形(xing)狀或内高(gāo)壓成🈲形模(mó)具分模設(shè)計不合理(li)也會導緻(zhì)起皺的産(chǎn)生。⑶回彈。液(ye)🔅壓成形件(jian)形狀複雜(za)，成形後各(ge)個位置的(de)殘留應力(lì)不均，應力(lì)釋放後造(zào)成零件變(bian)形👣，影響零(líng)件的尺寸(cun)精度。⑷飛邊(bian)。預成形或(huò)液壓成形(xíng)時🛀，由于分(fen)模不合理(lǐ)📐，造成模👅具(ju)閉合前材(cái)料⚽被擠入(rù)分模面而(er)形成飛邊(biān)，飛邊不僅(jin)會使零件(jiàn)成為廢品(pǐn)，而🌏且會造(zào)成模具損(sun)傷，是一種(zhong)非常嚴重(zhòng)的缺陷。⑸不(bu)貼模。液壓(yā)成形後零(líng)件表面與(yu)模具🔴内腔(qiang)🏃不🔴貼合，這(zhe)是由于液(ye)壓成形時(shi)壓力不足(zu)導緻的，主(zhǔ)要發生在(zài)産品的小(xiǎo)圓角區域(yù)。

液壓成形(xing)CAE分析設置(zhi)

一般零件(jian)液壓成形(xíng)工藝規劃(hua)為：制管→彎(wān)曲成形→預(yù)成形→液壓(yā)成形+液壓(yā)打孔→激光(guāng)切割端頭(tou)+割孔→擴口(kǒu)等工⭕藝，Autoform可(kě)❄️以完成從(cóng)彎管至擴(kuo)口等所有(yǒu)工序的分(fèn)析。

管材設(she)置

液壓成(cheng)形一般采(cǎi)用焊管，管(guǎn)材是由平(píng)闆通過輥(gǔn)壓成形，在(zai)接頭部位(wei)采用高頻(pín)焊接方式(shi)，由于焊接(jiē)部位性能(néng)與🈚其他區(qū)域不同，實(shi)際操作時(shi)應将焊縫(feng)部位分布(bu)在零件變(bian)形較小區(qu)域，焊管的(de)厚度一般(bān)為🔅1.5～4.0mm。Autoform提供了(le)豐富的初(chū)始管材選(xuan)擇🚶‍♀️方法，可(kě)以選擇初(chū)始為不帶(dai)應力的直(zhí)管，或者具(jù)備初始應(ying)力的彎管(guan)，在此過程(chéng)中需要注(zhu)意的是Autoform分(fen)析的是管(guǎn)件中性層(ceng)直💚徑。此外(wai)，Autoform還提供了(le)🛀圓管、方管(guan)及變徑管(guan)等不同管(guan)材類型，用(yong)戶可以根(gēn)據自身需(xū)要進行選(xuan)擇。

工具體(ti)設置

在定(ding)義工具體(tǐ)時需要确(què)定工具體(ti)的類型，不(bu)同工具需(xu)對應不同(tong)的工具體(tǐ)類型，圖1、圖(tú)2、圖3所示分(fen)别為彎管(guǎn)💛、預成形及(ji)液壓成形(xíng)工具體的(de)設置，其中(zhong)彎管成形(xíng)工具由Autoform軟(ruǎn)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼件根據彎(wān)曲中🈲心線(xiàn)自動生成(chéng)，預成☁️形及(ji)液壓成形(xíng)工具體可(ke)以由軟件(jiàn)生成或者(zhě)從外🌈部導(dǎo)入。

工藝參(can)數設置

彎(wān)管成形工(gōng)藝參數主(zhu)要是彎曲(qǔ)角速度、芯(xīn)棒及芯球(qiu)數量、摩🌈擦(ca)系數、工具(ju)體間隙等(deng)，這些參數(shù)需要與現(xiàn)場設計值(zhí)保持一緻(zhì)，才能得到(dao)匹配的分(fen)析結果。預(yu)成形分析(xī)與沖壓分(fèn)析方法一(yī)緻，需要注(zhu)意的是在(zai)做扭力梁(liáng)預成形分(fen)析時，在V形(xíng)部位存在(zài)上下兩層(céng)闆料接觸(chù)的問題，此(cǐ)時需要設(she)置好闆料(liào)接觸的💞參(can)數。液壓成(cheng)形主要是(shi)内壓力、合(he)模力、水平(ping)缸運動參(can)數，在實際(jì)液壓成形(xing)過🌈程中，液(ye)體壓力以(yǐ)及水平缸(gang)運動随時(shi)間而變化(hua)，而非恒定(dìng)值。

CAE分析結(jie)果及評判(pan)

貼模(mo)性評判

對(duì)于貼模性(xìng)的評判，首(shou)先用到的(de)是接觸距(jù)離評判标(biāo)準（Contact Distance Above)，這是♈一(yī)個最直觀(guān)的模拟結(jie)果評判方(fang)法，根據産(chan)品公差💯要(yao)求可以知(zhī)道液壓成(cheng)形後零件(jiàn)與上下🔴模(mó)之間的距(ju)離，如圖4所(suo)示，扭力梁(liang)在過渡區(qu)域存在的(de)最大距離(li)為2mm，這主要(yao)是由于🔞産(chan)品局部圓(yuán)角過小🐪，在(zai)内壓力隻(zhī)有200MPa時無法(fa)完😍全脹形(xíng)到位，需要(yào)更大的㊙️内(nèi)壓力才能(néng)脹形到位(wèi)。

彎管分析(xī)結果評判(pan)

對于底盤(pan)零部件來(lái)說，很多都(dōu)采用沖彎(wān)的方式，這(zhè)種方式在(zai)彎🌐曲過程(chéng)中會出現(xiàn)管材壓癟(biě)，如圖5所示(shì)，從圖6中可(kě)以看出，這(zhe)是由于管(guan)材在沖彎(wān)時隻是中(zhōng)間部位産(chǎn)生了變形(xíng)，而兩頭彎(wān)曲部位🌂并(bìng)未産生變(bian)形，因此需(xū)要通過優(you)化工藝方(fang)案，解決壓(yā)彎過程中(zhōng)出現的壓(ya)癟情況。

截(jié)面畸變分(fen)析

咬邊缺(quē)陷分析

預(yù)成形時容(rong)易出現咬(yao)邊的情況(kuang)，Autoform分析咬邊(bian)可以采用(yòng)最大接觸(chu)應力（Max Contact Pressure)來判(pàn)斷，最大接(jie)觸應力值(zhi)較周邊區(qū)域明顯偏(pian)大，則存在(zài)發🈲生咬邊(biān)的風險，某(mou)扭力梁CAE結(jié)果與實際(ji)情況的比(bǐ)較，如圖8、圖(tú)9所示。

進料(liao)狀态分析(xī)

對于預成(cheng)形來說，最(zuì)重要的是(shi)預成形後(hòu)零件能否(fǒu)🎯達到✏️預定(dìng)的💛形狀，以(yǐ)便液壓成(cheng)形能夠順(shun)利完成，最(zuì)終生産出(chu)合格的零(ling)部件，如圖(tu)10所示。在扭(niǔ)力梁的預(yu)成形過程(cheng)中，導向角(jiǎo)的角度會(huì)導緻預成(cheng)形的效果(guǒ)出現偏差(cha)，因此需要(yao)合适的導(dao)🛀向角以滿(man)足扭力梁(liang)🈲的進料狀(zhuang)态，如圖11所(suo)示。

在預成(chéng)形過程中(zhong)可能存在(zài)起皺或者(zhě)波紋的狀(zhuang)态，有👄時這(zhe)種起皺或(huo)者波紋是(shì)有益的，可(ke)以延緩液(ye)壓成形⭐零(ling)件的開裂(liè)，因此在預(yu)成形過程(chéng)中出現的(de)一些問題(tí)，需要通過(guò)最終的液(ye)壓成形結(jie)果來判斷(duàn)是👣否需要(yào)消除。

回彈(dan)結果評價(jia)

預成形及(jí)液壓成形(xing)後的回彈(dàn)結果需要(yào)重點考慮(lü)，特☔别是高(gao)強鋼零件(jian)預成形後(hòu)的回彈可(kě)能會導緻(zhi)📧液壓🌈成形(xing)合模時出(chu)現咬邊等(děng)現象，因此(ci)在彎管及(jí)預成形後(hou)必須增加(jia)回彈分析(xi)，判斷零件(jiàn)是否存在(zai)🧡問題。彎管(guǎn)後及液壓(ya)成形後的(de)零件回彈(dan)狀況如圖(tú)12、圖13所示。

對(duì)于液壓成(chéng)形管材來(lái)說，大部分(fen)都是采用(yòng)高頻焊管(guan)🏃或者激光(guāng)焊管，由于(yú)拼焊線位(wèi)置的材料(liào)性能與零(líng)件本體不(bu)一緻，因此(ci)需要對拼(pin)焊線的位(wei)置進行分(fen)析，以㊙️避免(miǎn)拼焊線布(bu)置在沖孔(kong)或者小圓(yuán)角等變形(xing)區域，如圖(tú)14所示。同時(shí)，如果有拼(pin)焊線位置(zhì)材料參數(shù)，也可以輸(shu)🔞入軟件進(jin)行詳細分(fèn)析，判斷管(guǎn)件是否存(cún)在開裂等(deng)情況。

Autoform軟件(jian)液壓成形(xíng)分析的局(ju)限性

随着(zhe)電動車輕(qing)量化的需(xū)求，在全鋁(lü)車身上使(shǐ)用液壓成(cheng)形技術可(ke)以提高車(che)身的抗碰(peng)撞等性能(neng)，奧迪A8前壁(bi)闆橫🤞梁采(cai)用的就是(shi)液壓成形(xíng)，如圖15所示(shi)。由于☂️Autoform的功(gōng)能主要集(jí)❄️中在沖❄️壓(yā)方面，而非(fēi)專門的液(ye)壓成形分(fèn)析軟件，因(yin)此其無法(fa)完成“日”字(zi)形等型材(cái)液壓成形(xíng)分析。同時(shi)針對鋁型(xíng)材的不等(děng)壁厚，Autoform軟件(jiàn)也無法進(jìn)行有效㊙️分(fèn)析，需要等(děng)效成相同(tong)壁厚才行(hang)，因此對分(fen)析結果具(ju)有一定損(sǔn)失。

結論

⑴利(li)用Autoform軟件的(de)速度及操(cāo)作便利性(xing)，可以快速(sù)的完成從(cong)彎✔️管、預成(cheng)形、液壓成(chéng)形、激光切(qie)割等各種(zhǒng)分析工作(zuo)。

⑵通過Autoform分析(xī)結果，除了(le)可以進行(háng)開裂、起皺(zhòu)、回彈等結(jié)果評判之(zhī)外，還可以(yǐ)進行管材(cái)折彎、截面(mian)畸變、咬邊(bian)缺陷、進料(liao)狀态評估(gū)及拼焊線(xiàn)位置評估(gu)。

⑶對于“日”字(zì)鋁型材及(jí)不等壁厚(hou)鋁型材，由(yóu)于軟件的(de)局🔴限性，Autoform無(wú)‼️法完成相(xiang)應的分析(xi)工作，需要(yao)采用其他(tā)軟件開展(zhǎn)此類零件(jian)❄️的分💜析工(gong)作。

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