锻压装备与制造技术：汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究
2022-10-20【作 者】吴士波;赵升吨;张大伟
汽车桥壳作为汽车的主要部件起着支撑车体、保护差速器等功能。目前汽车桥壳主要采用铸造、冲压焊接的方法制造。其中，铸件的强度、刚度虽然较大，但浪费材料和能源，生产工艺不够环保；冲压焊接件的质量轻，但焊缝性能比较差[1]。
管材液压成形工艺具有材料利用率高、生产成本降低、成形件整体强度高等优点[2]。基于管材液压成形的诸多优点，Lei[3]已将此成形工艺应用于汽车桥壳成形，并对桥壳的液压胀形过程进行模拟；王连东提出采用胀一压复合成形丁艺I…，初步解决了桥壳传统液压胀形成形性不好、胀形液体压力大的问题，成形件较传统胀形成形件结构规整、可成形圆角更小、管材贴模良好。
汽车桥壳胀一压复合成形工艺主要包括预制坯的胀形过程与汽车桥壳的压制过程，其中预制坯的形状与尺寸直接影响最终桥壳的质量[1]，而预制坯胀形时的加载曲线(即管坯内部压强与轴向进给量的协调关系)是胀形件质量的关键，管坯内部压强过小或过大会引起胀形件的局部褶皱或贴模性差的问题。
本文以某型桥壳为例，根据汽车桥壳胀一压复合成形工艺预制坯的设计原则[1]，并考虑了汽车桥壳截面尺寸的剧烈变化，设计了汽车桥壳胀一压复合成形工艺预制坯。通过ABAQUS有限元软件对桥壳胀一压复合成形预制坯胀形过程进行模拟仿真，分析预制坯胀形过程中加载曲线对预制坯成形质量的影响。通过控制加载曲线得到有益褶皱进而胀形得到符合要求的预制坯，并对理想预制坯的壁厚进行分析。
【结 论】
(1)通过对汽车桥壳胀一压复合成形工艺预制坯胀形件成形过程的模拟仿真发现：若预制坯胀形过程中胀形压强较低，容易使胀形件贴模欠佳；若胀形过程中胀形压强过高，胀形件容易出现飞边或局部褶皱失效且所需进给力较大。一次胀形时采用加载曲线2可产生良好的有益褶皱，加压展平后得到理想状态一次胀形件；二次胀形时采用加载曲线2可产生贴模良好、减薄小且所需进给力小的预制坯。
(2)通过对理想预制坯胀形件的壁厚分布情况进行分析，成形件壁厚最大减薄20％，但两端壁厚增厚较严重，最大增厚50％，预制坯胀形件整体依然存在壁厚分布不均匀的现象。预制坯胀形件达到预制坯设计目标，基本满足汽车桥壳胀一压复合成形工艺压制的需要。
以下是正文：
