上海交通大学学报：液压胀形圆角填充影响因素研究
2023-02-13【作 者】徐祥合;张卫刚;李淑慧
与传统的冲压一焊接工艺相比 ，采用液压胀形技术所制造的汽车零件具有质轻、刚度和强度高、耐撞性好等优点 ，同时能够一次加工横截面形状沿轴线变化的零件且加工工序少。目前 ，管件液压胀形技术作为实现汽车轻量化的手段 ，在德国 、北美和日本汽车工业中得到了广泛应用[1-5]。
管件液压胀形是通过内部加压和轴向加力补料使管坯外壁与模具型腔内表面完全贴合的过程[6]。通常 ，液压胀形管件的横截面为非圆形 ，液压胀形伴随着圆角的填充过程。在多数情况下 ，液压胀形零件的失效发生在过渡圆角处。因此 ，圆角填 充是影响液压胀形过程的关键因素 ，相关的研究对于液压胀形零件产品及其工艺设计具有重要意义。
国内外学者对于液压胀形圆角填充进行了大量研究 ：Zimerman[7]通过试验研究了焊缝与模具的相对位置对方管圆角填充压力的影响 ；Yuan等[8] 研究了加载路径对圆管在方形模具中的圆角填充过程和零件厚度分布的影响 ；Kridli等 [10]采 用 计算机仿真方法研究了材料的加工硬化指数 、管坯初始厚度、模具圆角半径对圆角填充过程和液压胀形管件壁厚分布的影 响；Songmene等[11,12] 通过试验研究了摩擦对圆角填充过程中破裂压力和破裂位置的影响 ；Chen[13]采用实体单元建 立了圆角填充的有限元模型 ，采用静态隐式有限元程序进行计算并分析了圆角填充过程 ，研究了摩擦系数对破裂压力的影 响规律。这些研究主要集中于圆角填充过程 ，而对于圆角填充影响因素的研究并不全面。本文以正方形管件液压胀形为例 ，以贴模量和零件的厚度分布为指标 ，分别研究加载路径 、摩擦系数 、厚向异性系数和加工硬化指数对液压胀形圆角填充过程的影响。
【结 论】
(1)零件的贴模量主要取决于内压力 ，而轴向进给量对贴模量的影响较小 ；适当增加轴向进给量 ，能够提高零件圆角处厚度分布的均匀性。
(2)增大对零件的贴模量影响很小 ，但会降低零件厚度分布的均匀性 ，不利于零件的液压胀形。
(3)增加r将使零件的贴模量增大 ，零件厚度分布均匀性提高 ，从而提高了零件的成形性能。
(4)在相同条件下 ， 增大时零件的贴模量增加 ，但不会降低零件的厚度分布均匀性 ，因此 ，增大有利于零件的液压胀形 。
以下是正文：
