機(jī)械設(shè)計(jì)與制造：減震器儲油管內(nèi)高壓脹形加工方法的研究
2022-04-14【作 者】 孫洪哲;李衛(wèi)民;張麗萍
【引 言】
車輛的減震器和彈性元件一起組成車輛的減震系統(tǒng)，可以減少由地面不平而產(chǎn)生的振動和沖擊，改善行駛平順性，從而增加了乘坐的舒適度。減震器是為該系統(tǒng)提供阻尼的原件，阻尼由儲油管內(nèi)活塞上的阻尼孔產(chǎn)生。所以儲油管是減震器重要組成部分，尺寸精度要求高，這樣與活塞配合才能具有良好的密封性。儲油管由20號冷拔鋼管加工而成，外徑D=50mm，壁厚t=（1~3）mm，長度L=350mm，最小變形區(qū)域?yàn)橐欢酥芟蚓嫉娜幫裹c(diǎn)，另外一段為環(huán)形變形區(qū)，如圖1所示。零件的結(jié)構(gòu)外形原來采用剛性模機(jī)械脹形工藝獲得，由于剛性模脹形工藝存在成形不完全，尺寸精度差;同時模具磨損大，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。自上世紀(jì)90年代，管內(nèi)高壓脹形技術(shù)在我國得到了發(fā)展。內(nèi)高壓成形技術(shù)具有減輕質(zhì)量節(jié)約材料;減少模具數(shù)量降低模具費(fèi)用;復(fù)雜零件可以減少后期機(jī)械加工，再加上由于材料均勻提高了零件的強(qiáng)度，尤其是疲勞強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對內(nèi)高壓脹形機(jī)理和成形工藝?yán)碚摲矫孀隽舜罅康难芯浚诠懿拿浶侮P(guān)鍵工藝參數(shù)和成形極限研究領(lǐng)域取得豐碩的成果【1-3】。
文獻(xiàn)在殼體液力成形理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方面，開展了卓有成效的研究。哈工大液力成形課題組研制出國內(nèi)首臺內(nèi)高壓成形機(jī)，采用計(jì)算機(jī)控制，內(nèi)部壓力可達(dá)100MPa。文獻(xiàn)【5】研究說明了管材脹形長度對載荷極限有很大的影響，但影響極限脹形系數(shù)，并且通過對脹形過程中成形載荷與管材厚度及輪廓形狀之間的關(guān)系的分析研究得出了規(guī)律。以內(nèi)高壓脹形的方法獲得儲油管的外形結(jié)構(gòu)，從而改變原來的機(jī)械脹形的方法。通過理論解析和計(jì)算機(jī)仿真的方法找到儲油管的內(nèi)高壓脹形的壓力，側(cè)缸推制速度等參數(shù)。通過仿真方法優(yōu)化參數(shù)避免因參數(shù)控制不當(dāng)，造成管件局部屈曲、褶皺、破裂等缺陷的產(chǎn)生。
【管件脹形設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】
管件的液壓脹形模具由上下兩塊組成其型腔，具體推制部分組成，如圖2所示。上下模合模由四柱液壓機(jī)和鎖模機(jī)構(gòu)組成。
工作過程為管坯2放入下模3中，上模10合模，左右推制缸14和6同時推制，從而管坯和推頭形成密閉容腔。通過推頭充液口向腔內(nèi)充滿脹形液，充滿后系統(tǒng)加壓，到達(dá)預(yù)制壓力后左右推制缸也同時進(jìn)給推制，達(dá)到預(yù)先設(shè)定壓力及行程，停止進(jìn)給，卸壓，左右推制缸退回，上模開啟，完成一個工作循環(huán)。
【結(jié) 論】
研究了一種應(yīng)用液壓脹形理論加工汽車減震器的儲油管的方法，從而改變了原有的機(jī)械式組合模具沖壓脹形的方法，對比結(jié)果顯示，能夠獲得更好的成形效果和尺寸精度。通過對脹形過程的分析，找到了薄壁管件脹形過程中應(yīng)力的變化過程，分析了各向應(yīng)力在脹形中對壁厚材料的補(bǔ)充作用。得到脹形中產(chǎn)生褶皺與軸向應(yīng)力的關(guān)系、管壁破裂與環(huán)向應(yīng)力之間的變化關(guān)系。通過對不同壓力和推制速度的仿真分析，得到了最佳的脹形壓力范圍、推制速度和推制時間等參數(shù)，為以后其他薄壁管材的脹形加工找到了方法和理論依據(jù)。
以下是正文：
