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汽车桥壳液压胀形变形特性的研究 陆宏1孙博1黄文2 (1河北省秦皇岛市燕山大学机械1：程学院塑性成形jI：群系 2河北省秦皇岛市燕山人学机械!T：稃学院机械．1：科系) 摘要：近年来在汽车制造业中，液压胀形部件的实际使用日益增多。本文作者对汽布后桥壳的液压胀形 过程进行了数值模拟，调查了破断情况及成功胀形后管坯的应力及厚度的分布情况，模拟了不同加载路径 下管坯的变形情况，调查了控制模的宽度对成形性的影响。 关健字：液压胀形，非线性有限元，数值模拟，汽车后桥壳，成形极限图(FLD) 1 介绍 为减少部件数和轻量化，液压胀形部件在汽车领域中获得了越来越多的应用¨·引。此技术 应用于汽车桥壳这样复杂的三维大型部件时，技术的积累还不够。在实验和数值模拟两方面 还有很多课题。为了取得此成型工艺的进展，对基础变形特性的把握和通过数值模拟对变形 进行预测都很重要。本文作者对汽车后桥壳在内部胀形压力与轴向压力的作用下的液压胀形 过程进行了数值模拟，调查了破断情况及成功胀形后管坯的应力及厚度的分布情况，应用了 板材成形极限图(FLD)分析了桥壳成形性，对不同加载路径下管坯的变形进行了预测，调奁 了控制模的宽度对成形性的影响。 2数值模拟 2．1胀形工序 为了将模拟结果与实验结果进行比较，本文首先采用与TerumoriUeda对某型号汽车后 桥壳液压胀形所做实验【3“J相同的模具形状和尺寸、管坯尺寸和工艺过程，验证模拟结果的『F 确性。本节对此胀形工序与模具进行简介。 胀形工序分为两步，如图1所示。第一步胀形工序使用控制模，得到的管坯的胀形部位 呈葫芦状，推迟了多余金属挤入左、右成形模之间的时间。滑动模块与管坯在轴向压缩力的． 作用下同时向中央胀形部分运动，使得管坯与模具之间没有相对滑动以避免产生较大的摩擦。 在第二步胀形工序时，移除控制模，获得最终成形件。 汽车桥壳液压胀形变形特性的研究 a)第一步胀形=r_序 (b)第一步胀形]。序 ①滑动模块②终止位置控制模县③导向块④控制模 @密封塞@径缩后的管坯⑦第一步胀形成形管坯@最终成形什 图1汽车桥壳液压胀形丁序 管坯的初始外径是89 l rnm减到60mm，而中问欲胀形部位直径 采用了缩径工艺，管坯两端部径缩后管坯直径由89 不变，如图2所示。 F{}副1剖 图2初始管坯与径缩后管坯的JLN尺寸 第六届华北(扩^1塑性加J。学术年会论文集 2．2与实验条件相同胀形过程的模拟 数值模拟采用动态阳解法，壳单元。模拟过程取lH模型。管坯的机械性能为屈服应力d。= 83×10-9T／mm3、n-0 泊松比“=03、材料密度p=7 21。塑性变形时的应力一应变关系为o= 71964Eo”。 第步液压胀形时，施加轴向位移卧模拟胀形所需的轴向压缩力，其位移量为40ram。在 形状见图3。应力云图见图4，管坯厚度分布云图见图5。第二步液压胀形时，施加轴向位移【三【 模拟胀形所需的轴向压缩力，其位移值为20mm。在管坯内表面施加面压力，其初始值为16 MPa．随着模具轴向位移的增大，逐渐增加到120MP乳第二步液压胀形后管坯的形状见图6． 应力云图见图7，管坯厚度分布云图见图8。