中國(guó)機(jī)械工程：異形排氣管多向局部加載液力成形工藝
2024-01-11【作 者】徐勇;李明;夏亮亮;張士宏
【引 言】
近年來(lái)，航空航天、核能工程以及汽車工程等行業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)高性能輕量化金屬空心構(gòu)件的需求也日益增多。傳統(tǒng)制造技術(shù)由于自身的局限性，制約了部分復(fù)雜空心構(gòu)件的高性能制造［1］。 采用液壓成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)空心構(gòu)件的整體制造是一種重要的發(fā)展趨勢(shì)［2-6］。
本文針對(duì)帶有局部復(fù)雜特征的某乘用車異形排氣管，設(shè)計(jì)并開發(fā)多向局部加載液力成形工藝及模具。首先，開展不同初始直徑管材的彎曲預(yù)成形及多向局部加載液力成形的工藝仿真，確定最佳初始管材直徑；然后，進(jìn)行不同液壓加載路徑的有限元模擬,尤化液力成形的工藝參數(shù);最后，重點(diǎn)分析橫向加載和縱向加載
階段管材的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，并結(jié)合液力成形實(shí)驗(yàn),研究其對(duì)管材壁厚分布的影響規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)零件的整體化精確制造。
【結(jié) 論】
(1) 本文對(duì)某乘用車異形排氣管的成形過(guò)程進(jìn)行了全流程工序的有限元模擬，其中包括管材的彎曲預(yù)成形及縱向和橫向局部加載液力成形過(guò)程，并開展了相關(guān)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
(2) 由有限元模擬結(jié)果可知，隨著初始管坯直徑D值的增大，管材成形經(jīng)歷破裂、合格、嚴(yán)重起皺的過(guò)程。當(dāng)D值為54 mm時(shí)，管材成形效果最佳。
(3) 液壓加載路徑對(duì)成形性能影響顯著，有限元模擬結(jié)果表明，縱向加載階段內(nèi)部液壓不宜過(guò)大，其值大小為8 MPa時(shí)，可避免管材破裂，而橫向加載階段內(nèi)部液壓為48 MPa時(shí)，可以有效避免材料折疊現(xiàn)象的發(fā)生。
(4)液力成形過(guò)程中，管材壁厚并非處于持續(xù)減薄狀態(tài)。在縱向加載階段,管材壁厚增大現(xiàn)象不明顯，而橫向加載階段，沖頭的機(jī)械力作用可改變材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，導(dǎo)致管材在變形區(qū)內(nèi)的壁厚增大,該區(qū)域最大減薄率由27.43%降為24.65%,從而降低了開裂的風(fēng)險(xiǎn)，顯著提高了零件的成形質(zhì)量。
以下是正文：
