鍛壓裝備與制造技術：汽車橋殼脹—壓復合成形工藝預制坯脹形模擬研究
2022-10-20【作 者】吳士波;趙升噸;張大偉
汽車橋殼作為汽車的主要部件起著支撐車體、保護差速器等功能。目前汽車橋殼主要采用鑄造、沖壓焊接的方法制造。其中，鑄件的強度、剛度雖然較大，但浪費材料和能源，生產工藝不夠環(huán)保；沖壓焊接件的質量輕，但焊縫性能比較差[1]。
管材液壓成形工藝具有材料利用率高、生產成本降低、成形件整體強度高等優(yōu)點[2]?；诠懿囊簤撼尚蔚闹T多優(yōu)點，Lei[3]已將此成形工藝應用于汽車橋殼成形，并對橋殼的液壓脹形過程進行模擬；王連東提出采用脹一壓復合成形丁藝I…，初步解決了橋殼傳統(tǒng)液壓脹形成形性不好、脹形液體壓力大的問題，成形件較傳統(tǒng)脹形成形件結構規(guī)整、可成形圓角更小、管材貼模良好。
汽車橋殼脹一壓復合成形工藝主要包括預制坯的脹形過程與汽車橋殼的壓制過程，其中預制坯的形狀與尺寸直接影響最終橋殼的質量[1]，而預制坯脹形時的加載曲線(即管坯內部壓強與軸向進給量的協調關系)是脹形件質量的關鍵，管坯內部壓強過小或過大會引起脹形件的局部褶皺或貼模性差的問題。
本文以某型橋殼為例，根據汽車橋殼脹一壓復合成形工藝預制坯的設計原則[1]，并考慮了汽車橋殼截面尺寸的劇烈變化，設計了汽車橋殼脹一壓復合成形工藝預制坯。通過ABAQUS有限元軟件對橋殼脹一壓復合成形預制坯脹形過程進行模擬仿真，分析預制坯脹形過程中加載曲線對預制坯成形質量的影響。通過控制加載曲線得到有益褶皺進而脹形得到符合要求的預制坯，并對理想預制坯的壁厚進行分析。
【結 論】
(1)通過對汽車橋殼脹一壓復合成形工藝預制坯脹形件成形過程的模擬仿真發(fā)現：若預制坯脹形過程中脹形壓強較低，容易使脹形件貼模欠佳；若脹形過程中脹形壓強過高，脹形件容易出現飛邊或局部褶皺失效且所需進給力較大。一次脹形時采用加載曲線2可產生良好的有益褶皺，加壓展平后得到理想狀態(tài)一次脹形件；二次脹形時采用加載曲線2可產生貼模良好、減薄小且所需進給力小的預制坯。
(2)通過對理想預制坯脹形件的壁厚分布情況進行分析，成形件壁厚最大減薄20％，但兩端壁厚增厚較嚴重，最大增厚50％，預制坯脹形件整體依然存在壁厚分布不均勻的現象。預制坯脹形件達到預制坯設計目標，基本滿足汽車橋殼脹一壓復合成形工藝壓制的需要。
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