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液壓成形(xing)分析及結果評(ping)判

2025.12.13

液壓成形過(guò)程複雜且影響(xiang)液壓成形性的(de)因素較多👌，國✉️内(nei)衆多專家在液(yè)壓成形CAE及缺陷(xiàn)預測方面進行(háng)了深入的研究(jiu)。韓聰、張🈲偉玮、謝(xiè)文才等通過施(shī)加😄不同的軸向(xiàng)壓力及補料量(liàng)，研究了液壓成(cheng)形扭力梁的起(qǐ)皺行為。郎利輝(huī)、田鵬、程鵬志等(deng)分析了預成形(xing)模具形狀😘和充(chōng)液成形時加載(zǎi)路徑對扭力梁(liáng)充液成形質量(liang)的影響，結果表(biao)明：當預成形模(mó)具導向角度過(guo)小時，管坯🏃‍♂️被擠(jǐ)壓😘内凹變形時(shi)，圓角部位容♋易(yi)起皺；導向角度(dù)過㊙️大時，管坯材(cai)料流向凹模困(kùn)難，減薄嚴重；充(chōng)液成形時補料(liào)初始液室壓力(lì)過大，材🍓料堆積(ji)在零件端部起(qǐ)皺嚴重。

液壓成(chéng)形件常見缺陷(xian)

液壓成形件大(dà)都形狀複雜，材(cai)料強度高，在液(yè)壓成形過程中(zhong)變形複雜，其最(zuì)常見的成形缺(que)陷有以下⚽5類：⑴開(kāi)💛裂。金屬材料局(ju)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼部減薄超過其(qí)本身的延伸極(jí)限時，制件出現(xian)裂縫或暗裂。⑵起(qǐ)皺。液壓成形後(hòu)制件仍存在無(wú)法解決的皺紋(wén)，起皺産生的主(zhu)要原因是管材(cai)周長大于産品(pin)截面周長，但預(yu)成形截面形狀(zhuàng)🌈或内高壓成形(xing)模具分模設計(ji)不合理也會導(dao)緻起皺的産生(shēng)。⑶回彈。液壓成形(xíng)件形狀複雜，成(chéng)形後各個位置(zhì)的殘留應力不(bu)♍均，應力釋放後(hòu)造成零件變形(xíng)，影響零件的尺(chi)寸精度。⑷飛邊。預(yù)成形或液壓成(cheng)形時，由于分模(mo)不合理，造成模(mo)具閉合前材料(liào)被擠入分㊙️模面(mian)而形成飛邊，飛(fēi)邊不🔞僅會使零(ling)件成為廢品，而(ér)♉且會造成模具(jù)損傷，是一種非(fēi)常嚴重的缺陷(xian)。⑸不貼模。液壓成(chéng)🛀🏻形後零件表面(miàn)與模具内腔不(bu)貼合，這是由于(yú)液壓成形時壓(yā)力不足導緻的(de)，主要發生在産(chǎn)品的小圓角區(qū)域。

液壓成形CAE分(fèn)析設置

一般零(líng)件液壓成形工(gong)藝規劃為：制管(guan)→彎曲成形→預成(cheng)🐅形🔴→液♍壓成形+液(yè)壓打孔→激光切(qie)割端頭+割孔→擴(kuo)口等工藝，Autoform可以(yǐ)完♈成從彎管至(zhì)擴口等所有工(gōng)序的分析。

液壓成形(xíng)一般采用焊管(guan)，管材是由平闆(pan)通過輥壓成形(xíng)，在接頭部位采(cai)用高頻焊接方(fang)式，由于焊接部(bu)位性能與其他(tā)區域👈不同㊙️，實際(jì)操作時應将焊(hàn)縫部位分布在(zài)零件👉變形較小(xiao)區域，焊管的厚(hòu)度一般為1.5～4.0mm。Autoform提供(gòng)了豐👄富的初始(shi)✔️管材選擇方法(fǎ)，可以選擇初始(shi)為不帶應力的(de)直管，或者🧑🏾‍🤝‍🧑🏼具備(bei)初始應力的彎(wan)管，在此過程中(zhong)需🌐要注意的是(shi)Autoform分析的是管件(jian)中性🌈層直徑。此(ci)外，Autoform還提供了圓(yuán)管、方管及變徑(jing)管等不同管材(cái)類型，用戶可以(yi)根據自身需要(yao)進行選擇。

在定義(yì)工具體時需要(yao)确定工具體的(de)類型，不同工具(jù)需對應不同的(de)工具體類型，圖(tu)1、圖2、圖3所示分别(bié)為彎管、預成形(xíng)及液壓成形工(gong)具體的設置，其(qi)中彎管📧成形工(gong)具由Autoform軟🌈件根據(ju)🐉彎曲中心線自(zì)動生成，預成🔞形(xíng)及液壓成形工(gōng)具🤞體可以由軟(ruǎn)件生成或者從(cong)外部導入。

彎管(guǎn)成形工藝參數(shu)主要是彎曲角(jiao)速度、芯棒及芯(xin)🌏球數量、摩☂️擦系(xì)數、工具體間隙(xi)等，這些參數需(xu)要與現場設計(ji)值保持一緻，才(cai)能得到匹配的(de)分析結果。預成(chéng)形分析與沖壓(yā)分析方法一緻(zhì)，需🏃🏻要注意的是(shi)在做扭力梁預(yu)成形分析時，在(zài)V形部位存在上(shang)下兩❄️層闆料接(jie)觸的問題，此時(shí)需要設置好✊闆(pan)料接觸的參數(shu)。液壓成形主要(yao)是内壓力、合模(mo)力、水平缸運動(dong)參數，在實際液(yè)壓🐕成形過程中(zhōng)，液體壓力以及(jí)水平缸㊙️運動随(suí)時間而變化，而(er)非恒定值。

CAE分析(xī)結果及評判

本(běn)文隻說明Autoform軟件(jiàn)做液壓成形分(fen)析時使用的評(ping)判方法，具體評(píng)❓判準則基本與(yu)沖壓分析評判(pan)方法一✊緻，因此(cǐ)本文隻針對與(yǔ)沖壓不一緻的(de)結果進行說明(ming)，主要是貼模性(xing)、彎管過程及預(yu)成形過程缺陷(xian)的⁉️評價。

貼模性(xing)評判

對于貼模(mo)性的評判，首先(xian)用到的是接觸(chù)距離評判标準(zhun)🌈（Contact Distance Above)，這💰是一個最直(zhi)觀的模拟結果(guǒ)評判方法，根據(jù)産品公差要求(qiú)可以知道液壓(yā)成形後零件與(yu)上下🌈模之間的(de)距離，如圖4所示(shi)，扭力梁在過🌈渡(dù)區域存在的最(zui)大距離為2mm，這主(zhu)要是由于産品(pǐn)局部圓角過小(xiǎo)，在内壓力隻有(yǒu)200MPa時無法完全脹(zhang)形到位，需要更(geng)大的内壓力才(cai)能脹形到位。

彎(wān)管分析結果評(píng)判

對于底盤零(líng)部件來說，很多(duo)都采用沖彎的(de)方式，這種方🌏式(shi)在彎曲過程中(zhōng)會出現管材壓(yā)癟，如圖5所示🐇，從(cóng)圖👣6中可以看出(chu)，這是由于管材(cai)在沖彎時隻是(shì)中間部位🧡産生(shēng)了變形，而兩頭(tou)彎曲部位并未(wèi)産生變形，因此(ci)需要通過優化(huà)工藝方案，解決(jué)壓彎過程中🍉出(chū)現的壓癟情況(kuang)。

截面畸變分析(xi)

在彎管分析時(shí)，除了常見的由(yóu)于圓角半徑過(guo)小導緻的産品(pin)内側起皺及外(wài)側開裂之外，還(hái)存在管材的截(jié)面變💞形，特别是(shì)在方管彎曲時(shi)更容易出現此(ci)類問題，如圖7所(suǒ)示，該彎管的彎(wān)曲半徑為120mm，頂面(miàn)凹陷😍嚴重，通過(guò)調整模具間隙(xi)等措施可以解(jiě)決此問題。

咬邊(bian)缺陷分析

預成(chéng)形時容易出現(xian)咬邊的情況，Autoform分(fen)析咬邊可以采(cǎi)用最大🔞接觸應(yīng)力（Max Contact Pressure)來判斷，最大(da)接觸應力值較(jiào)周邊區域明顯(xian)偏大，則存在發(fā)🍉生咬邊的風險(xian)，某扭力梁CAE結果(guǒ)與實際情況的(de)比較，如圖8、圖9所(suǒ)示。

對于預成形(xing)來說，最重要的(de)是預成形後零(ling)件能否達到預(yu)定的形狀，以便(biàn)液壓成形能夠(gòu)順利完成，最終(zhōng)生産出合格♉的(de)零部件，如圖10所(suǒ)示。在扭力梁的(de)預💚成形過程中(zhōng)，導向角的角度(dù)會♈導緻預成形(xing)的效果出現偏(piān)差，因此需要合(he)适的導☎️向角以(yi)滿🔴足扭力梁的(de)進料狀态，如圖(tu)11所示。

在預成形(xíng)過程中可能存(cun)在起皺或者波(bō)紋的狀态，有時(shi)這種起皺或者(zhě)波紋是有益的(de)，可以延緩液壓(ya)成形零件的開(kai)裂，因🌐此在預成(chéng)形過程中出現(xian)的一些問題，需(xu)要通過最終的(de)液壓♻️成形結果(guǒ)來判斷是否需(xu)要消💋除。

預成形(xíng)及液壓成形後(hou)的回彈結果需(xū)要重點考慮，特(te)别🚶‍♀️是高🏒強鋼零(líng)件預成形後的(de)回彈可能會導(dao)緻液壓成形合(hé)模時出現咬邊(biān)等現象，因此在(zài)彎管及預成形(xíng)後必須增加回(huí)彈分析，判斷零(ling)件是否存在問(wen)題。彎管⁉️後及液(ye)壓☔成形後的零(ling)件回彈狀況如(ru)圖12、圖13所示。

對于(yú)液壓成形管材(cái)來說，大部分都(dou)是采用高頻焊(han)管或者激😍光🥰焊(hàn)管，由于拼焊線(xiàn)位置的材料性(xìng)能與零件本體(ti)不一💛緻，因☀️此需(xu)要對拼焊線的(de)位置進行分析(xī)，以避免拼焊線(xiàn)布⛹🏻‍♀️置在沖孔或(huo)者❌小圓角等變(bian)形區域，如圖14所(suo)示。同時，如果有(yǒu)拼焊線位👈置材(cái)料參⭕數，也可以(yǐ)輸入軟件進行(hang)詳細分析，判💞斷(duan)管件是否存在(zài)開裂等情✉️況。

随(sui)着電動車輕量(liàng)化的需求，在全(quán)鋁車身上使用(yong)液壓成形技術(shu)可以提高車身(shēn)的抗碰撞等性(xing)能，奧迪A8前壁‼️闆(pǎn)橫梁采用的就(jiu)是液壓成形，如(rú)圖15所示。由于Autoform的(de)功能主要集中(zhong)在沖壓方面，而(er)非專門的液壓(ya)成形分析軟件(jian)，因此其無法完(wan)成“日”字形等型(xing)材液壓成形分(fen)析。同時針對鋁(lǚ)型材的不等壁(bì)厚，Autoform軟件也無法(fa)進行有效分🔴析(xi)，需要等效成相(xiàng)同壁厚才行，因(yīn)此對分析結果(guǒ)具有☂️一定損失(shi)。

結論

⑴利用Autoform軟件(jiàn)的速度及操作(zuò)便利性，可以快(kuài)速的完成🛀從彎(wān)管、預成形、液壓(ya)成形、激光切割(ge)等各種分析工(gōng)作。

⑵通過Autoform分析結(jié)果，除了可以進(jin)行開裂、起皺、回(hui)彈等結果評判(pàn)🎯之🎯外，還可以進(jìn)行管材折彎、截(jie)面畸變、咬邊缺(que)陷、進料狀态評(ping)估⭐及拼♌焊線位(wei)置評估。

⑶對于“日(ri)”字鋁型材及不(bu)等壁厚鋁型材(cái)，由于軟件的局(ju)限性，Autoform無法完成(cheng)相應的分析工(gong)作，需要采用其(qí)他軟件開展☀️此(cǐ)類零件的分析(xī)工作。

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