基于数值模拟研究的管梁充液成形工艺

发布时间：2020-09-14 17:14

　　传统的汽车业管梁制造工艺,一般是先冲压成形两个或两个以上半片零件,然后再焊接成整体管梁。成型过程需要开发多副模具,模具开发周期长、成本高;零件需要多次工序成型,精度难以控制。管材充液成形技术的主要特点是可以整体成形出轴线为二维或三维曲线的异形截面空心零件,具有工序少,模具结构简单、开发周期短、生产成本低,产品表面质量好、形状和尺寸精度高等明显优势。因此,将管材充液成形技术应用于汽车管梁零件制造,具有非常重要的工程价值。首先,采用成形模拟的专用软件DYNAFORM,应用其网格单元的划分、接触分析、模拟算法、成形缺陷的预测等有限元法分析方法,分别研究了变径管、弯曲轴线管和三通管等不同形状管材,在高压充液成形状态下的应力与应变规律。在此基础上,以汽车后扭力梁、左/右拖曳臂三个典型零件为研究对象,模拟分析在不同工艺条件下,其成型工序、材料减薄率、成形缺陷等,从而优化产品结构和成型工艺参数。根据模拟结果,进行了弯管工艺、预成形工艺、液压成形及液压冲孔工艺的设计,并进行零件试生产验证。结果表明,实际成形压力、最大合模压力、材料减薄量与模拟结果相符。企业应用新工艺后,不仅提高了零件质量和优化了工序,而且有效减轻了车身重量,减少了焊缝,减少了操作工人,显著提高了企业的经济效益。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U466;TG306
【部分图文】：

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最终成形性能。在汽车车身设计过程中，由轻量化设计、辅助工序、成者集合而成[7]。作为实现汽车轻量化的重要手段之一，充液成形在汽车制造领域应用广成形工艺能一次成形形状复杂的零件，因此在车身结构设计的时候，可用这一特点，简化结构设计，减少零件数量，从而实现车辆结构一体化件减少的同时，可以使焊点和焊缝减少，从而使得零件抗撞击性能大大提艺在铝合金等轻金属板材成形方面具有得天独厚的优势，也可生产形状截面管梁产品。本文的主要研究对象是后者。管材充液成形技术的主要特点，是可以整体成形出轴线为二维或三维曲截面空心零件，即：管材能够从初始圆截面成形为所需的异型封闭截面制造工艺一般为，先冲压成形两个或两个以上半片零件，再采用点焊或接成整体。管材充液成形，以管坯作为生产原材，同时在管腔内和轴向施加压力，内施加的是液体压力，使管坯与模具表面贴合，发生塑性变形[8]。管材充程原理，如图 1.1 所示。

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第一章绪论入下模腔内；合模，形成封闭模腔；头压入管坯两端头，将管坯腔密封；通过柱塞冲头内的液体通道流入管坯腔，在内变形并逐渐贴模；模，取出成形完成的零件。状比较复杂的情况，在充液成形前还需进行零件轴线相一致的管坯，使其能够放入成形成形的一种加工工艺。在管坯最终成形后，处理，可以得到质量更高的零件。图 1.2 所示预成形－胀形（冲孔）。

三通管

图 2.9 Y 型三通管典型点Fig2.9 Typical point of Y type three channel过程中为一拉一压应力状态；2 点为双拉应力状态；管增厚区轴向为压缩变形，环向为伸长变形；支管减 1 点和 3 点区域轴向压应力较大，该区域会产生内凹应力过大，材料减薄率过大，该区域将破裂。

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