汽车桥壳液压胀形的ABAQUS模拟报告

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汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究

汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究1. 绪论- 研究背景和意义- 国内外研究现状- 研究目的和内容2. 基础知识与理论- 胀—压复合成形工艺概述- 预制坯胀形模拟方法- 汽车桥壳的胀—压复合成形工艺工艺流程3. 汽车桥壳胀形模拟实验设计- 实验材料和工具- 模拟设计和制作- 模拟实验步骤和数据采集4. 研究结果与分析- 胀形模拟结果分析- 后续成形加工方案设计- 模拟结果验证和优化5. 结论与展望- 实验结论总结- 存在问题分析- 研究进一步发展方向的展望一、绪论1.1 研究背景和意义汽车桥壳是汽车底盘系统中非常重要的组件，它的主要作用是支撑轮毂和轮胎，承受车辆的重量和扭矩，并传递动力和力量。

在现代汽车工业中，汽车桥壳的设计和制造已成为一个重要的领域，对汽车的质量和性能有着直接的影响。

汽车桥壳的制造工艺至关重要，如何制造符合标准的汽车桥壳成为了制造商和研究人员的共同问题。

胀—压复合成形工艺是一种制造汽车桥壳的常用方法，这种工艺可以生产出高强度、高精度和高质量的汽车桥壳。

然而，在胀—压复合成形过程中，汽车桥壳的预制坯（也称毛坯）的胀形过程会受到各种因素的影响，如材料性能、预制坯设计、模具形状、成形工艺参数等。

因此，为了探索胀形过程的机理和优化成形工艺，对汽车桥壳的预制坯胀形模拟研究具有重要的意义。

1.2 国内外研究现状国内外研究者已经对胀—压复合成形工艺、预制坯设计和成形参数等方面进行了广泛的研究，如文献[1]中研究了预制坯的内部结构对胀形过程的影响；文献[2]中研究了成形工艺参数对胀形成形质量的影响；文献[3]中研究了预制坯孔隙率对胀形过程的影响。

这些研究成果对于提高汽车桥壳的生产质量和成形效率有着积极的作用。

然而，目前对于汽车桥壳的预制坯胀形模拟研究还不够深入和系统，需要进一步探索。

1.3 研究目的和内容本文旨在探究汽车桥壳胀—压复合成形过程中预制坯胀形模拟的方法和机理，为汽车桥壳的生产提供有力的技术支持。

基于ABAQUS的汽车驱动桥壳改进设计

Ｋｅｒｓｍｐｏｅｅｉｎ；ＡＢＡＱＵＳ；ａｔｍｏｉ；ｄｉｅａｌｏｓｎ．ｙｗｏｄ：ｉｒｖｄｄｓｇｕｏｂｌｅｒｖｘｅｈｕｉｇ
０引言
汽车驱动桥壳是汽车的主要承载件，从动与桥共同支承车架及其上的各总成重量（载质簧
第３卷第１１期
２１００年０２月长春工业大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＣｈｎｃｕｉｅｓｔｆＴｅｈｎｌｇ（ｔｒｌＳｉｎｅＥｄｔｏ）ｏｒａａｇｈｎＵｎｖｒｉｏｃｏｏｏｙＮａｕａｃｅｃｉｉｎｏｙ
ｉｍｐｒｖｅｄｉｅａｌｕｓｎｇ．Ｔｈｅｐｒｃｉａｐｐｉａｉｍｏｔａｅｈａｈｉｅａｌｏｒｖｘｅｈｏｉａｔｃｌａｌｃｔｏｎｄｅｎｓｒｔｓｔｔｔｅｄｒｖｘｅｈｏｕｉｒｓｎｇｆｏｍｔｍｐｏｅｅｉｖｒｓｗｎｙｆａｔｒｓ，ｗｈｃａｈｅｍｅｈｏｎｄｅｄｉｈｅｉｒｖｄｄｓｇｎｎｅｅｈｏａｒｃｕｅｉｈｍｅｎｓｔｔｄｉｅｍｐｒｖｅｔｅｄｓｇｎｏｈｅｉ．
楠（９９）男，族，庆人，州工学院副教授，士，要从事车辆一程、车故障诊断研究， — ｉｓｎｎ１６一，汉重常硕丰Ｉ汽Ｅｍａｌａｇ＠：
行驶条件千变万化，用传统方法很难精确计算利桥壳各处的应力及变形大小。然而，用有限单利元方法对其进行计算和分析可以得到较为准确的分析结果。ＡＡＱＵＳ是一款功能强大的有限元Ｂ

液压胀形汽车桥壳强度分析

３ｒ０ｍ。管坯初始长度为ａ
１０ｍ的部分不进行缩６ｒａ
豳——曩童一
墨
图１缩后的管坯
２３５ｍ，中间长度为 ■■ ＿＿＿９．ｍ径。原始管坯及每次缩径后的管坯见图１。
２１２缩径管坯的压缩试验．．
作者在试验的基础上，虑桥壳成形过程中的考硬化，用大型有限元分析软件ＡＳＳ定量地分利ＮＹ，析液压胀形桥壳的静强度和疲劳寿命。
２液压胀形桥壳许用强度研究
理论研究及生产实践表明，壳的危截面位桥于钢板弹簧座附近，于液压胀形桥壳，处在３对该
汽车桥壳是几何形状较为复杂的壳体类零件，它承受汽车质量、面反作用力和力矩，路应有足够的
强度和刚度，且质量要小。用液压胀形方法成形并
度时，可以只考虑３次缩径之后桥壳材料的特性。
２１试验研究．
ｒａｘｅｈｕｉｇｉ７ｒｃｒｎｌｚｄｕｉｇＦｏｔｒｅｒａｌｏｓｎａ０．５ｔｔｋａｅａａｙｅｓＥＡｓｆｎｕｎｗａｅＡＮＳｎｈａｉｔｎｒｌｆｉｔｎｈＹＳａｄｔｅｖｒｉｅｏｓｓｒｇａｏｕｔｅｔ
ｏｔｉｅ．Ｔｅａａｙｉｐｏｉｅｅｉｂｅｒｆｒｎｅｆｒｔｅｏｔｌｄｓｎｏｙｒ — ｕｇｄａｌｏｓｇｂａｎｄｈｎｌｓｓｒｖｄｓａｒｌｌｅｅｅｃｏｐｉｅｉｆａｈｄｏｂｌｅｘｅｈｕｉ．ａｈｍａｇｎ

胀-压复合成形汽车桥壳预成形管坯的设计及成形试验

胀-压复合成形汽车桥壳预成形管坯的设计及成形试验崔亚平;王连东;杨立云;杨东峰【摘要】A design method of preforming tube for bulging-pressing compound -deforming automobile housing was offered, and the ratio of the sectional perimeter, bulging part of performing tube to the corresponding position of axle housing sample, was defined as sectional coefficient K. For a small automobile axle housing, the forming simulation of preforrming tube on different k values was carried out with software ANSYS, then the boundary dimension of the axle housing was analyzed and the corner radius in the dome part was measured especially, by which the values range of the k was decided. Based on the forming technology determined by the above design method, the axle housing samples were produced successfully with a common press, and the feasibility of the design method was verified by measuring the boundary dimension.%根据胀-压复合成形汽车桥壳新工艺,提出了预成形管坯的设计方法,将其桥包部分截面周长与制件对应部位截面周长的比值定义为截面系数；针对某小型汽车桥壳样件,使用分析软件ANSYS对不同截面系数下的预成形管坯进行了成形的有限元模拟,并根据测定样件的桥包部分过渡圆角的大小,确定了截面系数的取值范围.基于提出的设计方法制定的胀-压复合成形工艺,在普通液压机上成功试制出桥壳样件,实际测量了其外形尺寸,证实了提出的预成形管坯设计方法可行.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)021【总页数】4页(P2577-2580)【关键词】胀-压复合成形;汽车桥壳;预成形管坯;设计方法;数值模拟【作者】崔亚平;王连东;杨立云;杨东峰【作者单位】燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004;燕山大学,秦皇岛,066004【正文语种】中文【中图分类】TG3160 引言汽车桥壳是汽车上的主要承载件之一，形状复杂，几何尺寸大，强度和刚度要求高。

汽车后桥壳内高压成形工艺及胀型模具设计

汽车后桥壳内高压成形工艺及胀型模具设计汽车后桥壳是几何形状较为复杂的零件，目前汽车桥壳的主要生产方式是铸造和冲压焊接。

铸造工艺对材料和能源太过浪费，零件的力学性能较差;冲压焊接工艺的焊缝质量难保证，材料利用率较低。

利用液压胀形工艺成形整体桥壳能克服以上缺陷，节约材料和能源，同时工序少、材料利用率高。

本文研究汽车后桥壳鼓包部分的液压胀型工艺。

針对汽车后桥壳特点，采用半滑动式液压胀形工艺，能够有效降低合模压力的整体式的滑动模块，同时固定模块可防止飞边的出现，也考虑了取件问题。

本设计的亮点是整体式的滑动模块具备分担大部分的管坯胀形力，降低设备吨位的作用;设计的预胀形模具和终胀形模具滑动模块部分能够共用，减少模具开发制造费用。

标签：汽车桥壳;半滑动式;液压胀形;模具设计汽车桥壳属于大型复杂异型截面零件，它保护着内部的主减速器，差速器，半轴等零件，并承受着车身重量与车轮传来的力矩。

其作用及性能，要求既有足够的强度和刚度，又要尽量减轻质量;而且在保证桥壳使用要求的前提下，力求结构简单，制造方便，以利于降低成本。

车桥主要有两种生产方式：铸造和冲压焊接。

铸造可以制造出形状较为复杂的车桥，但铸造件重量大，消耗材料和能源多，较为浪费。

冲压-焊接成形工艺较好，废品率低，重量轻，强度高，并且成本较低[1]。

但冲压焊接工艺工序多，费材耗能，焊缝长，对焊缝质量要求较高。

而利用液压胀形工艺生产桥壳则材料利用率高，节省能源和材料，加工工序较少，且加工效率高，易实现机械化、自动化[2]。

壁厚合理，应力分布较好，刚度高，重量轻。

本设计就是要依据图1-1所给的后桥壳相关尺寸，材料为20号碳钢无缝管。

图1-1为设计中桥壳为轻型车后桥壳，鼓包部分的最大直径为440mm，最小直径68mm，长度为1953mm，桥壳壁厚为10mm，均匀管径为127mm。

为了减少变形过程中变形量过大导致径缩胀形失败，选取了直径为127mm，厚度为10mm的管胚，这样可以保证大部分材料不流动就可以满足桥壳设计要求。

基于ABAQUS的汽车驱动桥壳改进设计

基于ABAQUS的汽车驱动桥壳改进设计桑楠【摘要】运用Pro/E软件建立驱动桥壳的三维模型,然后导入ABAQUS软件进行有限元分析(FEA),利用ABAQUS软件分析结果改进设计驱动桥壳.实际使用表明,改进设计的驱动桥壳未出现桥壳开裂现象,达到了优化设计的目的.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】改进设计;ABAQUS;汽车;驱动桥壳【作者】桑楠【作者单位】常州工学院,江苏,常州,213002【正文语种】中文【中图分类】U463.30 引言汽车驱动桥壳是汽车的主要承载件,与从动桥共同支承车架及其上的各总成重量(簧载质量),承受由车轮传来的路面反作用力和力矩。

驱动桥壳又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。

因而驱动桥壳应具有足够强度和刚度,便于主减速器的拆装和调整。

驱动桥壳设计时应满足应力和变形要求,避免因局部应力集中导致桥壳的断裂或塑性变形。

因此,对驱动桥壳进行应力、变形分析,提高工作可靠性具有非常重要的意义。

但汽车驱动桥壳形状复杂,且汽车的行驶条件千变万化,利用传统方法很难精确计算桥壳各处的应力及变形大小。

然而,利用有限单元方法对其进行计算和分析可以得到较为准确的分析结果。

ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件,可以分析复杂的固体力学、结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。

ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时,还可以做复杂系统级的分析和研究。

因此,被广泛应用于汽车设计领域。

文中运用ABAQUS分析结果进行改进设计,所研究的对象是在某型号面包车上使用的组合式桥壳。

1 驱动桥壳强度的理论分析计算在传统的理论计算中,将驱动桥壳视为一空心横梁,两端经轮毂轴承支撑于车轮上,在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧载质量,而沿左右轮胎中心线,地面给轮胎以反力,受力如图1所示[1-2]。

胀压成形汽车桥壳性能的有限元模拟与试验

胀压成形汽车桥壳性能的有限元模拟与试验王连东;丁明慧;肖超【摘要】以某5.5t载货车的桥壳为例,介绍了胀压成形的工艺过程.用ABAQUS软件进行了成形过程的数值模拟,得到了桥壳的壁厚分布曲线和变形强化效果云图与残余应力云图.结果表明,桥壳的壁厚分布符合使用要求.将压制成形后的残余应力作为初始条件施加到桥壳上,进行最大垂向力工况下的强度刚度模拟,找出轴向应力较大的危险区域,得到桥包部分的单位轮距最大变形为1.27mm/m,符合国家标准.用Nsoft软件对胀压成形桥壳进行疲劳寿命分析,得到各危险区域的疲劳寿命.最后对胀压成形桥壳样件进行了台架疲劳试验.结果表明,桥壳本体各危险区域的疲劳寿命均高于153.8万次.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】6页(P127-132)【关键词】汽车桥壳;胀压成形;残余应力;强度;刚度;疲劳寿命【作者】王连东;丁明慧;肖超【作者单位】燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004;燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004;燕山大学车辆与能源学院,秦皇岛066004【正文语种】中文汽车桥壳属异型截面复杂管类件，要求具有较高的强度、刚度和足够的疲劳寿命。

文献[1]中通过有限元仿真和台架试验研究了冲压焊接桥壳的结构形式、焊接工艺中的残余应力、焊接缺陷等因素对桥壳寿命的影响，明确了焊接残余应力和焊接缺陷是车桥在三角板焊趾处出现经常性疲劳破坏的原因。

文献[2]中利用台架试验和有限元模拟对某冲压焊接桥壳进行疲劳试验及寿命预测，表明用有限元方法可以获得与实际台架试验基本一致的结果，并可较准确预测疲劳失效的位置。

文献[3]中建立了冲压焊接桥壳有限元模型，并进行了静强度仿真计算，在此基础上对桥壳焊缝进行疲劳寿命预估，结果表明三角块和后盖与桥壳本体顶部相连处的焊缝接头容易发生失效。

文献[4]中针对载重0.75t液压胀形桥壳模拟样件，利用有限元分析软件ANASYS分析了其强度和刚度，并预测了疲劳寿命。

小型桥壳液压胀形初始变形条件分析及成形试验

小型桥壳液压胀形初始变形条件分析及成形试验王连东１㊀徐永生１㊀陈旭静１㊀吴㊀娜１,２１．燕山大学,秦皇岛,０６６００４㊀㊀２．唐山学院,唐山,０６３０００摘要:介绍了小型汽车桥壳的液压胀形工艺,提出了初始胀形内压的表达式,预测了初始胀形内压与轴向推力的匹配关系(即经向应力比的大小)对预胀形时各部分变形顺序的影响.在普通液压机上进行了两种加载路径下的液压胀形试验,在初始经向应力比小于零并保持恒内压的条件下,预胀形管坯先变形成两侧高㊁中部低的双鼓形,经增压后将中部胀起;在初始经向应力比大于零且内压恒定的条件下,预胀形管坯中部沿轴向胀裂;两种加载路径下,管坯扁锥体凸起与胀形区之间均产生了明显内凹缺陷.理论分析与试验结果均表明,初始变形条件对小型桥壳的预胀形有重要影响.关键词:汽车桥壳;液压胀形;初始胀形内压;经向应力比;预胀形管坯中图分类号:T G ３１６㊀㊀㊀㊀㊀㊀D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００４１３２X．２０１６．０３．０２１A n a l y s e s o f I n i t i a l D e f o r m a t i o nC o n d i t i o n s f o rL i gh t H y d r o f o r m i n g A x l eH o u s i n g a n dF o r m i n g E x pe r i m e n t s W a n g L i a n d o n g １㊀X uY o n g s h e n g １㊀C h e nX u j i n g １㊀W uN a １,２１．Y a n s h a nU n i v e r s i t y ,Q i n h u a n g d a o ,H e b e i ,０６６００４㊀㊀２．T a n g s h a nC o l l e g e ,T a n gs h a n ,H e b e i ,０６３０００A b s t r a c t :T h e h y d r o f o r m i n g t e c h n o l o g y o f l i g h t a x l e h o u s i n g wa s i n t r o d u c e d ．T h e f o r m u l a o f i n i t i a l i n t e r n a l pr e s s u r ew a sd e d u c e d ,a n dt h e i n f l u e n c e so f t h er e l a t i o no f t h e i n t e r n a l p r e s s u r ea n da x i a l t h r u s t (a x i a l s t r e s s r a t i o )i n t h e p r e b u l g i n gp r o c e s so nt h ed e f o r m a t i o ns e qu e n c ew a s p r e d i c t e d ．T h e h y d r o f o r m i n g e x p e r i m e n t sw e r e d o n e o n g e n e r a l h y d r a u l i cm a c h i n e u n d e r t w o d i f f e r e n t l o a d p a t h s ．U n Ｇd e r t h ef i r s tl o a d p a t h ,t h ei n i t i a la x i a ls t r e s sr a t i o w a sn e ga t i v ea n dt h e p r e s s u r e w a sc o n s t a n t t h r o u g h o u t t h e f e e d i n gp r o c e s s ,t h e p r eb u l g i n g t u b ew a s f i r s td e f o r m e d t oad o u b l e d r u mt y pew i t h t h e d i a m e t e r o f t w o s i d e s l a r g e r t h a n t h e c e n t r a l ,a n d t h e c e n t r a l p a r tw a s f i n a l l y b u l g e db y i n c r e a s i n gt h e i n t e r n a l p r e s s u r e ．U n d e r t h es e c o n dl o a d p a t h ,t h e i n i t i a l a x i a l s t r e s sr a t i o w a s p o s i t i v ea n dt h ep r e s s u r ew a s c o n s t a n t t h r o u g h o u t t h e f e e d i n gp r o c e s s ,t h ec e n t r a lo f t h et u b ec r a c k e da x i a l l y．T h e c o mm o n c o n c a v e d e f e c t s o f t h e s a m p l e so f t w o l o a d p a t h sw e r eo b s e r v e da t t h e t r a n s i t i o nr e gi o nb e Ｇt w e e n f l a t c o n e a n db u l g i n g a r e a ,a n d i tw i l l n o t d i s a p p e a r a f t e r t h e f i n a l b u l g i n g．B o t ho f t h e t h e o r e t i Ｇc a l a n a l y s e s a n d e x p e r i m e n t s d e m o n s t r a t e t h a t t h e i n i t i a l d e f o r m a t i o n c o n d i t i o n s h a v e a n i m p o r t a n t i n Ｇf l u e n c e o n t h e p r e b u l g i n gp r o c e s s o f l i g h t a x l eh o u s i n g．K e y wo r d s :a u t o m o b i l e a x l eh o u s i n g ;h y d r o f o r m i n g ;i n i t i a l p r e s s u r e ;a x i a l s t r e s s r a t i o ;p r e b u l g i n g t u b e收稿日期:２０１５０１１６基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E ２０１２２０３０２２)０㊀引言管材液压胀形是制造机械零部件的先进方法,已广泛应用于机械㊁电子㊁航空航天㊁交通运输等领域.近年来,国内外学者对管材液压胀形进行了较多的研究.K o c 等[１]从理论上得到了液压胀形时理想管材轴向屈曲㊁起皱和破裂的临界条件,给出了确定不同工艺条件下胀形内压㊁轴向力和轴向补料量的方法.M a n a b e 等[２]研究了材料的各向异性和硬化系数对液压胀形的影响,指出了应力比对壁厚分布和成形性能的影响.李洪洋等[３]进行了空心阶梯轴内高压成形试验,给出了初始内压的表达式,并进行了不同初始内压下的工艺试验.汽车桥壳为异型截面空心管类件,理论上可以用液压胀形方法制造.２０世纪８０年代,日本学者用液压胀形方法试制出微型汽车桥壳样件[４５],取得了一些宝贵经验.２１世纪初,国内一些学者提出了汽车桥壳半滑动式液压胀形工艺,给出了极限胀形系数的数学表达式,并研究了内压与轴向力的匹配问题[６８].汽车桥壳形状复杂,两端小中部大,中部截面与两端截面的当量直径比大于３．０,周向扩张量大,轴向补料多,用液压胀形方法成形难度大.本文针对某小型桥壳的液压胀形工艺,分析了初始胀形内压的大小㊁初始胀形内压与轴向推力的匹配关系(即经向应力比的大小)㊁胀形过渡区的形状等初始胀形条件对桥壳预胀形的影响,预测了胀形区各部分的变形趋势以及可能出现的内凹㊁胀裂等缺陷,并在普通液压机上进行了工艺试验.１㊀小型汽车桥壳液压胀形工艺本文研究的小型汽车桥壳总长１０５０mm ,中８９３ Copyright ©博看网. All Rights Reserved.间截面当量直径为２１２mm,两端直臂圆管部分外径为６７mm.受普通液压机开间的限制,将桥壳样件总长度缩减至４７６mm.无缝钢圆管液压胀形工艺包括端部缩径㊁预胀形和终胀形三个阶段,工艺过程如图１所示.２０无缝钢管坯初始直径为１０２mm㊁壁厚为５５mm㊁长度为５５８mm,两端部缩径后直径减至６７mm,然后进行预胀形,包括锥形区的挤压变形和中间部分的液压胀形两个过程.液压胀形前,胀形模具轴向推进时先将缩径管坯的圆锥区挤压成宽度相同而高度不同的扁锥体,如图１b㊁图１c 所示.预胀形时将中部液压胀形成中间略低于两侧的马鞍形(图１d),中间截面的胀形系数k１＝１５５.预胀形管坯退火后,再进行终胀形得到桥壳样件,如图１e所示.(a)缩径后管坯(b)挤压后管坯垂直纵向视图(c)挤压后管坯水平纵向视图(d)预胀形管坯(e)终胀形图１㊀桥壳液压胀形工艺简图２㊀预胀形管坯初始变形条件分析缩径管坯圆锥区在预胀形前被挤压成扁锥体,如图２所示.垂直纵截面上,扁锥体与轴线倾斜角为α,扁锥体与中部预胀形部分过渡处形成高于初始管坯的凸起,最高点A处的纬向曲率半径为RθA㊁经向曲率半径为R１,凸起部位与预胀形区过渡处B u点处的内凹圆角半径为R２.水平截面上,扁锥体与轴线倾斜角为β,扁锥体与中部预胀形部分过渡处B d点处的外凸圆角半径为R３.(a)管坯垂直纵截面(b)管坯水平纵截面图２㊀缩径管坯预胀形受力分析２．１㊀初始胀形内压的确定对挤压后的缩径管坯进行预胀形:初始内压为p,在管坯两端施加轴向推力F a１㊁F a２,在扁锥体上施加轴向推力F b１㊁F b２,如图２所示.对管坯施加内压和外力后,胀形区各质点处于三向应力状态:纬向应力σθ㊁经向应力σρ和径向应力σr.假设沿管坯壁厚方向,纬向应力σθ㊁经向应力σρ均布,则两者与内压p之间应满足以下平衡方程:pt０－σθRθ－σρRρ＝０(１)式中,Rθ为质点处管坯中间层的纬向曲率半径,近似等于外层的纬向曲率半径;Rρ为质点处管坯中间层的经向曲率半径,近似等于外层的经向曲率半径,对于外凸曲线, Rρ为正值,对于内凹曲线,Rρ为负值;t０为质点处管坯的壁厚.经向应力由模具施加于管坯的轴向推力和液体内压共同作用产生,其大小由下式确定:σρ＝－F a＋F b－πr２０pπ(２r０＋t０)t０(２)式中,F a为作用于管坯端部的模具推力,即F a１与F a２之和;F b为作用于管坯锥面的模具推力,即F b１与F b２之和; r０为管坯预胀形区内半径.胀形管坯外表面上质点径向应力σr为零,处于平面应力状态,变形时塑性条件按M i s e s屈服准则,即应满足:σ２θ－σθσρ＋σ２ρ＝σ２s(３)定义经向应力σρ与纬向应力σθ的比值为经９９３Copyright©博看网. All Rights Reserved.向应力比λ,即σρ＝λσθ(４)将式(４)代入式(３)得到σθ＝σs１－λ＋λ２(５)将式(４)㊁式(５)代入式(１),得到初始胀形的内压p :p ＝(t ０R θ＋λt ０R ρ)σs １－λ＋λ２(６)水平纵截面上,管坯外壁中点C d 发生初始变形所需的内压p C d 为p C d ＝t ０R θσs１－λd ＋λd ２(７)扁锥体过渡处B d 点发生变形所需的内压p B d 为p B d ＝(t ０R θ＋λdt ０R ３)σs １－λd ＋λ２d(８)管坯垂直纵截面上,管坯中点C u 发生变形所需内压p C u 为p C u ＝t ０R θσs１－λu ＋λu(９)扁锥体过渡凹圆角处B u 点发生变形所需的内压p B u 为p B u ＝(t ０R θ＋λut ０R ２)σs １－λu ＋λ２u (１０)扁锥体凸起点A 处发生变形所需内压p A 为p A ＝(t ０R θA ＋λu t ０R １)σs １－λu ＋λ２u(１１)２．２㊀初始经向应力比影响分析由于管坯各处变形所需的内压不同,在液压胀形过程中,各处达到塑性屈服条件的顺序也不同,导致变形有先后.比较式(７)㊁式(８)可知:在管坯水平纵截面上,当经向应力比λd ＝０(即经向应力σρ＝０)时,中间C d 点与两侧扁锥体过渡处B d 点变形所需的内压相同,即中部与两侧将同时胀形;当经向应力比λd ＜０(即σρ为压应力)时,p B d ＜p C d ,两侧过渡处B d 点先于中间点C d 发生胀形,管坯将呈两侧高㊁中部低的双鼓形;当经向应力比λd ＞０(即σρ为拉应力)时,p B d ＞p C d ,中间点C d 先于两侧过渡处B d 点发生变形,管坯将呈中部高于两侧的单鼓形,管坯中部轴向补料效果差,容易胀裂.比较式(８)㊁式(１０)可知:当经向应力比为负值时,垂直纵截面上扁锥体过渡处B u 点变形所需的内压p B u 大于水平纵截面上的过渡点B d 所需内压p B d ,即B d 点先于B u 点发生变形;当经向应力比等于零时,B d 点与B u 点变形所需的内压理论上相同,但由于挤压变形后垂直纵截面上B u 点处存在内凹圆角,B u 点的变形受到邻近凸起A 点的影响而不易发生,即B u 点仍将迟于B d 点发生胀形.比较式(７)㊁式(９)可知:在经向应力比相同时,水平截面上的中间点C d 与垂直截面上的中间点C u 将同时起胀.扁锥体的形状使得水平截面上的轴向力F b ２的作用效果好于垂直截面上的轴向力F b １的作用效果,即λd ＜λu ,所以C d 点将先于C u 点发生胀形.比较式(９)~式(１１)可知:在管坯垂直纵截面上,当经向应力比等于零时,中间点C u ㊁两侧过渡凹圆角处B u 点与扁锥体的凸起点A 将同时达到塑性条件;当经向应力比小于零时,扁锥体的凸起点A 最先达到塑性条件,其次是中间点C u 达到塑性条件,而两侧过渡凹圆角处的B u 点最后达到塑性条件,该处容易形成凹陷.３㊀小型桥壳液压胀形试验３．１㊀预胀形模具根据图１所示的桥壳液压胀形工艺,选取２０无缝钢管,屈服极限为３５０M P a ,强度极限为４１０M P a ,单向拉伸的均匀延伸率为２５％,弹性模量为２１０G P a ,泊松比为０２８.在普通液压机上依次进行四次缩径,缩径后管坯如图３所示.图３㊀缩径后管坯缩径后管坯在普通液压机上采用半滑动式液压胀形方式[６]进行预胀形,管坯轴向进给８５mm ,预胀形模具结构如图４所示.１．左导板㊀２．下模分块３㊀３．柱销㊀４．下模分块２㊀５．导柱６．下模分块１㊀７．控制模㊀８．管坯㊀９．上模分块１１０．螺钉㊀１１．上模分块２㊀１２．密封镶块㊀１３．上模分块３１４．密封压头㊀１５．管接头㊀１６．传感器㊀１７．导柱１８．限位块㊀１９．右导板㊀２０．螺钉㊀２１．放液孔图４㊀半滑动式预胀形模具００４ Copyright ©博看网. All Rights Reserved.３．２㊀初始胀形内压及加载路径假想管坯中部与两侧同时发生塑性变形,即经向应力比等于零时,按式(７)或式(９)计算出的胀形内压p ０为p ０＝t ０σs R θ１－λ＋λ２＝３７７(M P a )当初始内压小于p ０时,胀形两侧部分将先于中部发生变形;当初始内压大于p ０时,胀形部分中部将先于两侧发生变形.液压胀形时管坯内压与轴向进给量之间的关系即加载路径对成形影响至关重要,为比较初始胀形条件对变形的影响,选择以下两种加载路径,如图５所示.图５㊀预胀形试验加载路径(１)加载路径Ⅰ.初始胀形内压p 小于p ０,内压选为３７M P a ,则初始经向应力比小于零.管坯轴向推进８５mm 过程中保持内压３７M P a 不变,合模后将内压升至６０M P a 校形.(２)加载路径Ⅱ.初始胀形内压p 大于p ０,内压选为４２M P a ,则初始经向应力比大于零.管坯轴向推进８５mm 过程中保持内压４２M P a 不变,合模后将内压升至６０M P a 校形.３．３㊀预胀形试验(１)按加载路径Ⅰ试验.管坯合模时先变成图６a 所示的两侧大中部小的双鼓形:两侧最高点直径为１５７mm ,中间部分直径仅为１２３mm ,表明管坯两侧先于中部发生变形;水平纵截面方向的变形区域较垂直方向上的变形区域大,表明管坯两侧水平纵截面方向较垂直方向容易变形;管坯垂直纵截面方向上,扁锥体与胀形区之间产生了明显内凹,表明挤压管坯纵截面上扁锥体凸起与预胀形区之间的内凹圆角处不易变形.模具合模后将双鼓形的管坯内部液体压力增至６０M P a 进行校形,得到成形良好的预胀形管坯,如图６b 所示.校形后管坯垂直纵截面方向上扁锥体与胀形区之间的内凹仍然存在.如图７a 所示,选择预胀形管坯,沿水平纵截面㊁垂直纵截面及圆周方向切去１/８部分,在剖面上选取测量点测量壁厚:沿圆周方向从垂直截面至水平截面每间隔４５ʎ采集一点,共采集２０点;㊀(a)增压前样件(b)增压后样件图６㊀路径I 预胀形试验样件在垂直纵截面上从中间向外侧每间隔７５mm 采集一点,共采集２０点.由周向截面上的壁厚变化曲线(图７b )可知:从垂直截面至水平截面,管坯壁厚逐渐增大,最小壁厚为４２mm ,相对初始壁厚减薄率为２３６４％,最大壁厚为４９６mm ,减薄率为９８２％.在垂直纵截面上,胀形区的壁厚较均匀,由胀形区向外侧壁厚由４２mm 逐渐增加到６０９mm ,如图７c 所示.(a)预胀形剖开试件(b)中间截面周向壁厚(c)纵向截面轴向壁厚图７㊀预胀形管坯壁厚分布(２)按加载路径Ⅱ试验.管坯中部及两侧均胀起,水平截面方向上中部的变形较两侧大,管坯中部沿纵向胀裂,裂口处的壁厚为３９mm ,减薄率为２９０９％.由变形结果可推断:中间部分先于两侧发生变形,在胀形过程中补料效果差导致壁厚减薄率超过了文献[８]给出的胀裂极限而出现胀裂.由图８所示的试件可看出,管坯垂直纵截面方向上扁锥体与胀形区之间仍然存在明显的内凹.图８㊀路径Ⅱ预胀形试验样件１０４ Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(３)终胀形试验.将加载路径Ⅰ得到的预胀形管坯退火后进行终胀形,得到了液压胀形桥壳样件,如图９所示.由样件的外观可以看到,预胀形管坯垂直纵截面方向上扁锥体与胀形区之间的内凹在终胀形过程中没有消除,仍残留在样件中.图９㊀终胀形样件４㊀结论(１)给出了预胀形管坯各部分变形所需初始内压的表达式.初始内压正比于管材的屈服强度和管坯的壁厚,随管坯的纬向曲率半径㊁经向曲率半径的增大而减小,随经向应力比的减小而减小.(２)分析了初始经向应力比λ对预胀形管坯变形的影响:当λ＝０时,管坯两侧与中部同时发生变形;当λ＞０时,中部先于两侧发生变形,管坯将呈中部高于两侧的单鼓形,中部轴向补料效果差,容易胀裂;当λ＜０时,水平截面方向上两侧先于中部发生变形,垂直截面方向上扁锥体凸起先于中部发生变形,两侧过渡凹圆角处不易变形,管坯将呈两侧高㊁中部低的双鼓形,而且垂直截面方向过渡内凹圆角处可能形成内凹缺陷.(３)针对小型桥壳进行了两种加载路径下的液压胀形试验,结果表明:初始经向应力比小于零并保持恒内压胀形时,预胀形管坯先变形成两侧高㊁中部低的双鼓形,经增压后将中部胀起;初始经向应力比大于零并保持恒内压胀形时,预胀形管坯中部沿轴向胀裂;两种加载路径下,管坯垂直纵截面方向上扁锥体与胀形区之间均产生了明显内凹,加载路径Ⅰ下的预胀形管坯退火后进行终胀形时内凹缺陷仍没有消除.(４)缩径后管坯先挤扁圆锥区再胀形中部时,垂直截面上扁锥体与胀形区之间产生的初始凸起限制了其临近处的变形,最终导致样件存在内凹.后续拟先将缩径管坯液压胀形为一定形状的预成形管坯,再进行整体成形得到无内凹的桥壳样件.参考文献:[１]㊀K o c M ,A l t a nT．P r e d i c t i o no fF o r m i n g Li m i t sa n d P a r a m e t e r s i n t h eT u b eH y d r o f o r m i n g Pr o c e s s [J ]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fM a c h i n eT o o l s&M a n u f a c Ｇt u r e ,２００２,４２(１):１２３１３８．[２]㊀M a n a b eKI ,A m i n o M．E f f e c t so fP r o c e s sP a r a m e Ｇt e r s a n dM a t e r i a l P r o p e r t i e s o nD e f o r m a t i o nP r o c e s s i nT u b eH y d r o f o r m i n g [J ]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sP r o Ｇc e s s i n g T e c h n o l o g y ,２００２,１２３(２):２８５２９１．[３]㊀李洪洋,苑世剑,王小松,等．初始内压对内高压成形阶梯轴影响的实验研究[J ]．材料科学与工艺,２００５,１３(４):１４３１４５．L iH o n g y a n g ,Y u a nS h i j i a n ,W a n g X i a o s o n g ,e ta l ．E x p e r i m e n t a l I n v e s t i ga t i o no fI n i t i a l I n t e r n a lP r e s Ｇs u r e o n H y d r o f o r m i n g M u l t i s t e p pe dS h af t [J ]．M a Ｇt e r i a l S c i e n c e a n dT e c h n o l og y ,２００５,１３(４):１４３１４５．[４]㊀U e d aT．D i f f e r e n t i a lG e a rC a s t i n g fo rA u t o m o b i l e s b y L i q u i dB u l g eF o r m i n g Pr o c e s s －P a r t １[J ]．S h e e t M e t a l I n d u s t r i e s ,１９８３,６０(３):１８１１８５．[５]㊀U e d aT．D i f f e r e n t i a lG e a rC a s t i n g fo rA u t o m o b i l e s b y L i q u i dB u l g eF o r m i n g Pr o c e s s －P a r t ２[J ]．S h e e t M e t a l I n d u s t r i e s ,１９８３,６０(４):４８５６．[６]㊀王连东,陈国强,杨东峰,等．普通液压机半滑动式液压胀形汽车桥壳的工艺研究[J ]．中国机械工程,２０１１,２２(１８):２２４９２２５３．W a n g L i a n d o n g ,C h e n G u o q i a n g ,Y a n g D o n g f e n g,e t a l ．R e s e a r c ho fH a l f s l i d i n g H y d r o f o r m i n g A u t o Ｇm o b i l e H o u s i n g s w i t haC o mm o n P r e s s [J ]．C h i n a M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,２０１１,２２(１８):２２４９２２５３．[７]㊀陈国强,王连东,韩晓亮,等．半滑动式液压胀形汽车桥壳的模具设计及成形[J ]．塑性工程学报,２０１１,１８(３):６１６５．C h e n G u o q i a n g ,W a n g L i a n d o n g ,H a n X i a o l i a n g,e t a l ．T h eD i eD e s i g na n d D e f o r m a t i o n A n a l y s i so f H a l f s l i d i n g H y d r o f o r m i n g B u l g i n g ofA u t o m o b i l e A x l e H o u s i n g s [J ]．J o u r n a lo fP l a s t i c i t y E n g i n e e r Ｇi n g,２０１１,１８(３):６１６５．[８]㊀王连东,程文冬,梁晨,等．汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据[J ]．机械工程学报,２００７,４３(５):２１０２１３．W a n g L i a n d o n g ,C h e n g W e n d o n g ,L i a n g Ch e n ,e t a l ．F o r m i n g L i m i tC o e f f i c i e n t a n dB u r s t i n g C r i t e r i o no f H y d r o b u l g i n g A u t o m o b i l eA x l eH o u s i n gs [J ]．C h i Ｇn e s eJ o u r n a lo f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,２００７,４３(５):２１０２１３．(编辑㊀陈㊀勇)作者简介:王连东,男,１９６７年生.燕山大学车辆与能源学院教授㊁博士研究生导师.主要研究方向为液压胀形工艺理论与技术㊁汽车零部件设计及制造.徐永生,男,１９９０年生.燕山大学车辆与能源学院硕士研究生.陈旭静,女,１９８８年生.燕山大学车辆与能源学院硕士研究生.吴㊀娜,女,１９８０年生.唐山学院机电工程系副教授,燕山大学车辆与能源学院博士研究生.２０４ Copyright ©博看网. 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汽车桥壳液压胀形压力控制系统研究的开题报告

汽车桥壳液压胀形压力控制系统研究的开题报告摘要：随着社会的不断发展，汽车行业得到了迅速的发展。

随着汽车工业的快速发展，汽车零部件的研究和开发也变得越来越重要。

在汽车零部件中，车桥是重要的组成部分之一。

汽车桥壳液压胀形压力控制系统是一种可以提高汽车桥壳韧性的新型技术。

本文从汽车桥壳液压胀形压力控制系统的原理和研究背景入手，进行了详细的探讨和分析，最后给出了研究的目的、意义和计划。

关键词：汽车桥壳；液压胀形；压力控制系统；研究一、研究背景随着汽车行业的快速发展，汽车桥壳作为汽车的重要组成部分之一，具有重要的意义。

目前，随着汽车性能的不断提高及各种环境的变化，传统的钢制车桥已经不能满足现实需求了。

因此，一种独特的汽车桥壳设计方法是迫切需要的。

液压胀形技术是一种新型的加工方法，可以在材料的形状和结构上实现纵向、径向和环向的变形。

通过使用液压胀形技术，可以提高汽车桥壳的韧性和耐久性。

因此，汽车桥壳液压胀形压力控制系统应运而生，并得到了广泛的应用。

二、研究目的本研究的目的是研究汽车桥壳液压胀形技术的原理和应用，建立汽车桥壳液压胀形压力控制系统，并对其进行测试和分析，探索该技术在汽车制造中的运用。

三、研究意义本研究可以为汽车工业的发展提供新思路和新方法。

通过对液压胀形技术的研究和应用，汽车桥壳的性能可以得到提高，从而进一步提升汽车的性能和稳定性，同时还可以降低汽车制造成本，为汽车制造企业的转型和升级提供支撑。

四、研究计划1. 汽车桥壳液压胀形技术的原理研究2. 建立汽车桥壳液压胀形压力控制系统3. 测试和分析汽车桥壳液压胀形压力控制系统4. 探索液压胀形技术在汽车制造中的运用五、结论汽车桥壳液压胀形技术是一种可以提高汽车桥壳韧性和耐久性的新型方法。

通过对该技术的研究和应用，可以进一步提升汽车的性能和稳定性，同时还可以降低汽车制造成本，为汽车制造企业的转型和升级提供支撑。

汽车驱动桥壳液压胀形试验的失效研究

ｊ
关键词：汽车桥壳；液压胀形；成形极限图；起皱
【ｂｔｃ】ｈｌｈｕｉｆｒ７ｎｕｍｂｅｓｅｅｄｆｒｉ．ｈｒａｏｙｅｏＡｓａｔＴｅｘｏｓｇｏｎ．ｔｔｏｉｓｄｙｙｒｏｎＴｅｒｔｐｓｆｒａｅｎ０５ｏａｏｌｉｔｔｂｈｏｍｇｅｅｗｔ
ｊｓｏａｔｈｒｔｔｂｔｔｂａｒｌｎｔｉａｐｉａｌｅｅｔｅｏｉｔｅｅｈｗｔ：ｈｉｅｎａｒｕｓｆｈｔｅｔｉｄｘｒｒｏｄｒｒｙｆｃｔｆｒｎｏｔｒｈｔｅｎｅｉｅｏｅｕｍｅａａｅｅｏｌｔｍｉｆｈｍｇｇｈ．
ＣＮＧｅ－ｏｇ，ＡＮＧＬａ－ｏｇＨＥＷｎｄｎ１Ｗｉｎｄｎ
（ＳｈｏｏｃａｒｎｃＥｇｎｅｎ，ｉａｅｈｏｇｃｌｎｖｒｉ，ｉｎ７３，ｈｎ）ｃｏｌｆｈｔｉｎｉｅｒｇＸ ’ ＴｃｎｌｉｉｅｓｙＸ ’ ０２ＣｉａＭｅｏｉｎｏａＵｔａ１０（Ｃｌｇｆｕｏｏｉｎｎｒ，ａｓａｎｖｒｉ，ｉｈａｇａ６０４ＣｉａｏｌｅｏｔｍｂｌａｄＥｅｇＹｎｈｎＵｉｅｓｙＱｎｕｎｄｏ６０，ｈｎ）ｅＡｅｙｔ０
ｅｒｋｅｕｉｇｔｅｂｎｃｕｅｅｅｔｅｗｉｋｅａｄｉｆｅｔｅｗｉｋｅＡｅｏｍｔｏｅｉｌｓｒｕｇｉｌｄｆｃｉｒｌｎｅｃｉｒｌｓａｆｅｈｄｔｗｎｄｎｈｎｆｖｎｎｖｎ．ｐｒｈｅｅｔｅｒｋｅｏｌｃｕｕａａｅｉｌｏｅｌｅｆｒｎｄｔｅｏｍｉｍｉｃｕｅｅｌｇｄｆｃｖｉｌｃｕｄａｃｍｌｅｍｒｆｒｈｒｏｍｉａｒｎｌｔｏｌｂｎａｅ．ｉｗｎｔｔａｔａｔｇｎｈｆｇｉｄｒ

液压胀形汽车桥壳的试验研究与有限元模拟的开题报告

液压胀形汽车桥壳的试验研究与有限元模拟的开题报告一、研究背景汽车桥壳是车辆传动系统中的关键部件，对于提高汽车行驶稳定性和传动效率有着重要作用。

由于汽车传动系统在使用过程中会受到较大的冲击载荷和扭矩，因此桥壳需要具有足够的强度和刚度来承受这些载荷和扭矩。

而传统的加工方法无法满足汽车桥壳的复杂结构和高精度加工的要求，因此需要研究新的成形方法来解决这个问题。

胀形成形技术是当前比较流行的汽车桥壳成形技术之一，它可以在保证材料完整性的前提下，将毛坯材料压制成复杂的形状。

液压胀形是胀形成形技术中的一种，它可以利用液压力将毛坯材料压制成所需的形状，具有成形精度高、生产效率高等优点。

因此，液压胀形技术越来越受到研究人员的关注。

二、研究内容和方法本论文的研究内容是液压胀形汽车桥壳的试验研究和有限元模拟。

具体研究内容如下：1. 设计和制造液压胀形实验装置，进行胀形实验，观察成形过程中的变形情况和应力分布情况。

2. 分析液压胀形成形的工艺参数对成形质量的影响，包括压力、胀形速度、液体粘度等参数。

3. 建立液压胀形汽车桥壳的有限元模型，对其进行模拟分析。

4. 分析成形过程中产生的应力和变形情况，评估液压胀形成形的可行性和优越性。

5. 通过试验和模拟数据的对比，评估液压胀形成形的精度和效率，并提出进一步优化和改进的建议。

三、论文的意义和价值本论文的研究成果可以为液压胀形汽车桥壳的生产提供理论基础和实验依据，同时可以为汽车制造业提供一种新的加工方法。

在实际生产中，采用液压胀形技术可以降低成本、提高生产效率和产品质量，具有较大的应用前景。

四、论文的进展和计划目前，液压胀形汽车桥壳试验装置已经设计和制造完成，胀形实验计划在近期进行。

在胀形实验的基础上，将建立有限元模型进行模拟分析，并对模拟结果进行评估和分析。

最终将提出液压胀形技术在汽车桥壳成形中的优化和改进方案，为其实际应用提供参考。

未来的工作计划包括进一步完善液压胀形方法的工艺参数和成形模型，开展更加深入的研究，并将其应用到实际生产中。

汽车驱动桥壳液压胀形试验的失效研究

汽车驱动桥壳液压胀形试验的失效研究
程文冬;王连东
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】对0.75t汽车桥壳进行了液压胀形试验,分析了管件胀形的两种失效形式:胀裂和起皱.通过管件胀裂实验数据绘制出胀形极限图,并得到胀形系数和轴向应变之间存在线性比例关系Kr=l+δ-1.72ε2,揭示了管件材料的固有属性与外界加载条件对成形共同起着决定性作用.管件胀形中的起皱行为分为有益皱纹和有害皱纹.前者作为一种预成形方法能够为进一步成形聚集材料,管件成形的界限可得到扩大.【总页数】3页(P137-139)
【作者】程文冬;王连东
【作者单位】西安工业大学,机电工程学院,西安,710032;燕山大学,车辆与能源学院,秦皇岛,066004
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态研究 [J], 庹前进;
2.液压胀形汽车桥壳的数值模拟及其试验研究 [J], 梁晨;程嘉;王连东;董志涛
3.重载汽车驱动桥壳行驶状态下的试验模态研究 [J], 庹前进
4.液压胀形汽车桥壳成形理论及其试验研究 [J], 王连东;梁辰;李文平;李礽
5.液压胀形汽车桥壳的试验研究 [J], 王连东;董志涛;马雷;梁晨
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汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究

汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯胀形模拟研究吴士波;赵升吨;张大伟【摘要】以某型汽车桥壳为例,结合汽车桥壳胀—压复合成形工艺预制坯的设计方法,确定了预制坯形状与尺寸.根据预制坯的设计尺寸,确定采用两次胀形工艺与有益褶皱相结合的方式进行胀形.通过ABAQUS有限元模拟软件模拟了预制坯两次胀形过程中不同加载曲线对胀形件成形质量的影响,其中:一次胀形3种加载曲线最大胀形压强分别为10MPa、20MPa、30MPa;二次胀形3种加载曲线最大胀形压强分别为10MPa、20MPa、30MPa,分析了理想胀形件的壁厚分布情况.模拟分析表明:通过一次胀形加载曲线2可得到理想有益褶皱,进而增压得到成形质量较好的一次胀形管坯;通过二次胀形加载曲线2最终得壁厚减薄小且所需进给力小的理想预制坯.理想预制坯的壁厚最大减薄为20％,最大增厚为50％,满足汽车桥壳胀—压复合成形工艺压制过程的需要.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2014(049)005【总页数】5页(P82-86)【关键词】胀—压复合成形;汽车桥壳;预制坯尺寸;有益褶皱;数值模拟【作者】吴士波;赵升吨;张大伟【作者单位】西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049;西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049;西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049【正文语种】中文【中图分类】TG3160 引言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—压复合成形工艺[4]，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。

汽车桥壳的液压胀形

汽车桥壳的液压胀形
汽车桥壳的液压胀形是汽车的重要组成部件，它负责将全车的悬架参数传递至
轮胎，提供稳定的贴地行驶，起到缓冲和减震的作用。

汽车桥壳的液压胀形一般由铸铁制成，具有良好的表面硬度和自然老化程度，
可以提供良好的防护和保护，防止轮胎受到损坏。

汽车桥壳的液压胀形紧固件由塑料和橡胶制成，可以轻松减少因撞击而造成的振动和噪声，保护悬架系统正常运行。

汽车桥壳的液压胀形可以从三个方面完成减震缓冲的任务：一是采取渐进式液
压胀形，从而增加缓冲性能，并减少行驶中的振动和噪音；二是采用复合材料设计，具有耐磨等特性；三是采用多层结构技术，提高悬架系统的稳定性。

除了上述功能，汽车桥壳的液压胀形还具有一定的抗氧化性能，能够抵抗气候
的腐蚀和汽车在不断变化的环境中的变化，使其能够更好地保护轮胎免受磨损和腐蚀。

总之，汽车桥壳的液压胀形具有众多的优点，不仅可以提供良好的悬架参数，
而且还能够有效缓冲和减震，抵抗各种环境变化，为汽车行驶过程营造一个稳定舒适的贴地体验。

液压胀形分析报告

液压胀形仿真加工研究报告
一、零件设计，建立加工方案
现有一圆筒形零件欲采用液压胀形成形，设计零件时注意直径不应过大，且要比凹模短一点。

零件图如下
二、坯料选材及仿真参数设定
在dynaform中导入零件图，划分网格。

再调入下模并划分合适网格，在设置中拉延中选择single action，调入push1、push2并给其划分网格，设置坯料材料为SS304，厚度为1.2mm，push1、push2的运动其力随时间变化，液压压力按时间变化，总帧数为20，应用并提交任务job submitter.
三、依据加工方案建模，装配
四、分析运算结果
坯料成型极限图如图：
若成形极限图中出现红色区域则表示在此部位易出现拉裂，若出现红色区域较大则是由于压边力过大，出现拉裂。

坯料加工过程中的厚度如图
根据图中色彩图可看出坯料的厚度变化较均匀。

坯料加工过程中的应力变化如图:
由图中可看出零件应力集中的区域，在使用或后加工处理时应注意。

坯料加工过程中的应变变化如图
坯料加工过程中的外轮廓线变化如图:
坯料加工过程中的平面应力如图:
五、模拟结论与实际加工结合，给出最优加工方案
在模拟与实际生产中此件易出现拉裂或褶皱。

拉裂是因为液压压力过大，需
减小压力。

汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据

第４３卷第５期２００７年５月
机械工程学报
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ｖ“４３Ｎ¨
Ｍａｙ
２００７
汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据水
王连东程文冬梁晨王建国崔亚平
（燕山大学车辆与能源学院秦皇岛０６６００４）
摘要：利用研制的集增压器、冲液器、滑动胀形模具于一体的超高压液压胀形装置，在普通液压机上进行汽车桥壳样件的液压胀形胀裂试验，绘制出液体胀形压力与管坯压缩量不同的匹配关系时（即不同加载路径）的胀形极限图，揭示出极限胀形系数与管坯轴向应变存在线性关系ｔ＝１＋氓一１．７２ｓ，，并与材料断后伸长率正有关。给出管
７
２００６１２２６收到修改稿
万方数据
１．１样件设计
参考载质量０．７５馓型车桥壳的几何参数，设计
液压胀形汽车桥壳试验样件，如图ｌ所示。牙包部分
的最大尺寸为９０Ｉ砌，两端直壁部分外径为３０ｍｍ，
两者比值为３；横断面过渡圆角半径设计为Ｒ９。由于受到试验设备（ＹＡ３２—３１５液压机）的动梁净空间距的限制，样件两端直壁部分长度设计为５０ｍｍ。
Ｊｏ啪ａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，
１５ｌ（１）：１６５—１７７．［２】王连东，梁辰，李文平，等．液压胀形汽车桥壳成形理
论及其试验研究［Ｊ］．农业机械汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据
万方数据
３极限胀形图及胀裂判据
根据胀裂试件的最大胀形尺寸，计算出裂口处的环向应变幻及胀形系数岛
白地丢ｔ＝专
㈣
式中如——管坯胀形部分初始直径，如＝４２ｌｍ
２１２
卜试件裂口处的最大尺寸

汽车桥壳液压胀形的ABAQUS模拟报告

问题处理：既然问题发生在模具退出过程中，于是在其中找原因，我们有下列处理方案：
1、模具沿原进给途径退回，管坯尾端若出现翘曲，模具退回会与管坯端部接触，并有应力，所以模具直臂部分长一点，防止端部翘曲严重退不回去
2、模具斜向退出，退出量要小，大致20个毫米左右
（六）Job重开启问题
问题提出：一二次缩颈和胀形一次写完，能够运算但一次JOB读取
3、窜动出目前模具退出后移开旳过程中，我们建立了模具与管坯旳接触对，可能是因为接触正确问题，于是我进行了下列试验，把接触对在管坯退出旳时候克制了，但这么运算旳成果是模具退不出去，因为这步也有接触，所以窜动旳原因至今还不是很清楚，希望与大家探讨，以上是我不成熟旳意见。
(五)有关处理缩颈模具退出管坯窜动旳问题
轻型汽车桥壳缩径和胀形旳ABAQUS模拟
（一）、网格划分技巧
ABAQUS 一次胀形管坯网格划分技巧：环节1：先将管坯划提成下列5段。措施：利用Partition Cell: Define Cutting
Plane ，选择，再选用左边绿色面旳绿色长边界—在选用绿色长边界上最靠右旳一点，单
（二）、单元旳选用
1：单元是否适合此分析(二次单元不能乱用) 要测量接触面上旳应力用线性减缩积分单元比很好，线性减缩积分单元只有一种积分点，查看单元上旳应力直接就显示出此积分点旳应力了；当然也能够单独查看节点上旳应力，但节点应力是后处理过程中，单元积分点上旳应力进行外插值和平均后得到旳，并不精确。我们所做旳缩颈和胀形管坯提议都用线性减缩积分单元，这是系统默认旳。
问题处理：一次缩颈，二次缩颈，一次胀形一次导入模型，接触对
完全建立在initial里面，对称或者固定约束也建立在initial里面，各作一种JOB，写上一种JOB之前一定要想到下一种JOB，不然重开启不能进行，详细方法是第一种JOB里面要加进二次缩颈模具进给量，第二个 JOB里面就只需要修改环节里面旳数据即可，另外还需要在第二个 JOB里面加入下一种JOB里面旳一次胀形模具进给量，第三个JOB就只需要在环节里面改下数据即可，尽量每次下一种JOB只需要改下数据最佳，别有其他变动，如加约束或者接触对之类旳，可能ABAQUS认识不了，便不能重开启了。按理说，接触对和约束在哪步就建立在哪步比很好，但这么相对繁琐和复杂，以上是我自己探索出来旳结论，希望与大家交流…

轻型车后桥壳液压胀形仿真与试验研究

轻型车后桥壳液压胀形仿真与试验研究
李伟;韩英淳;史文库
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2007(000)009
【摘要】运用动显式有限元软件LS-DYNA对某1 t轻型车后桥壳液压胀形过程进行了仿真,针对后桥壳两次液压胀形时的胀形比、载荷匹配及摩擦力等因素对液压成型的影响进行了分析.通过厚度分布、轴向收缩量、内压力及轴向力的试验与仿真对比,验证了仿真结果的正确性,同时讨论了仿真与试验结果之间产生误差的原因.【总页数】4页(P55-58)
【作者】李伟;韩英淳;史文库
【作者单位】吉林大学;中国第一汽车集团公司技术中心;吉林大学;吉林大学
【正文语种】中文
【中图分类】U463.218+.5
【相关文献】
1.液压胀形汽车桥壳的数值模拟及其试验研究 [J], 梁晨;程嘉;王连东;董志涛
2.封头无模液压胀形的试验研究 [J], 赵春霞;许树勤
3.某轻型车辆底部结构爆炸仿真与试验研究 [J], 彭兵;王显会;王磊;陈荣华;周云波
4.汽车后桥壳的液压胀形工艺及模具设计 [J], 雷丽萍;陈森灿
5.金属薄壁管液压胀形极限测试装置的试验研究 [J], 胡国林;潘春荣
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汽车桥壳液压胀形工艺的研究及最新进展

了预成形管在不同的内压与轴向进给条件下的液
压胀形，研究了预成形对液压胀形成形性的影响，
整体结构，带动管坯相向运动实现轴向补料，称为
滑动模块。中间模块水平分模为上下两部分，分别与上下导板相连，称为固定模块。采用半滑动式液压胀形，滑动模块将轴向推力
ＪｕｎｌｆｔｒｌＰｏｅｓｇｅｈｏｏｙ２０，６（）３７３５ｏｒａｏＭａｉｓｒｃｓｉＴｃｎｌｇ，０５１８２：２ —３．ｅａｎ
２）提出了胀压成形工艺，介绍了汽车桥壳胀压成形的过程，在普通液压机上试制出样件。与传
［］苑世剑，３王小松．内高压成形技术研究及最新进展［．Ｊ塑性工］
预测了极限变形，并与无预成形管进行了比较。文献【】用有限元分析了椭圆弯管在旋转式拉弯机２上的成形过程。苑世剑教授对轿车副车架液压胀形进行了大量研究，为将预胀形管坯横截面压制成认
收稿Ｅ期：２１－１１ｔ０２０ —２
有效施加在管坯上，同时承受了管坯胀形时的大部
０前言
汽车桥壳是汽车的主要承载构件之一，要求具
有足够的强度和刚度。该类制件几何尺寸大，两端与中部截面相差大，中问部分（为桥包）形状复称杂，横截面上有小的过渡圆角。目前，汽车桥壳主要用铸造方法、冲压焊接方法制造，铸造件强度刚度较大、壁厚分布好，但质量大、费材耗能、生产有污染，而且工艺不易控制；冲压焊接件质量轻，壁厚单一，强度刚度低，使用中存在漏油、断裂等现象。论上，择一定规格的无缝钢管用液理选压胀形工艺制造汽车桥壳，比铸造件轻，比冲压焊接件性能高，制造工艺节材环保。管材液压胀形工艺由于具有简化制造工艺、减轻制件质量、提高制件强度刚度等优点，已经广泛用于航空、天和汽车等领域。航针对形状复杂的管类件，需要先对初始管坯进行预成形，再进行液压

半滑动式液压胀形汽车桥壳的数值模拟及成形实验

半滑动式液压胀形汽车桥壳的数值模拟及成形实验梁晨;刘唯唯;陈国强;苏明凯;王连东【摘要】对在不同加载路径下半滑动式液压胀形工艺中的管坯预胀形及终胀形过程进行了数值模拟,分析了不同加载路径下的管坯成形情况及其周向、轴向的壁厚分布,得到了预胀形管坯壁厚分布较好的加载路径以及终胀形时可确保成形合格样件的加载路径,并在普通液压机上进行了实验验证。

%A numerical simulation of pre-bulging and final bulging of half-sliding hydroforming under the different loading paths was carried out.The hydroforming state and the wall thickness of tubeblank in the periphery direction and the axial direction were analyzed under variable loading paths,and the better paths were figured out,by which the wall thickness distribution was good for the pre-bulging and the qualified samples were obtained.The small automobile axle housings were tria-produced with a common press.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)004【总页数】6页(P479-484)【关键词】半滑动式液压胀形;汽车桥壳;数值模拟;加载路径;壁厚分布【作者】梁晨;刘唯唯;陈国强;苏明凯;王连东【作者单位】燕山大学,秦皇岛066004;燕山大学,秦皇岛066004;燕山大学,秦皇岛066004;燕山大学,秦皇岛066004;燕山大学,秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TG3160 引言汽车桥壳属异型截面复杂管类件，要求有较高的强度和刚度。

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(七)相关参数曲线（一）——一次胀形应力沿路径变化曲线（最外层）
(七)相关参数曲线（二）——二次胀形应力沿路径变化曲线
(七)相关参数曲线（三）——二次胀形胀形部分位移沿路径变化曲线
一次胀形应力沿路径变化数据

(五)关于解决缩颈模具退出管坯窜动的问题

问题解决：既然问题发生在模具退出过程中，于是在其中找原因，我们有以下解决方案： 1、模具沿原进给路径退回，管坯尾端若出现翘曲，模具退回会与管坯端部接触，并有应力，所以模具直臂部分长一点，避免端部翘曲严重退不回去 2、模具斜向退出，退出量要小，大致20个毫米左右
窜动原因：加了两个对称约束，出现窜动也是在约束范围之类的，也就是说有出现窜动的可能性。 1、初步分析是由于约束不够造成的，于是我们在管坯一端加了固定约束，试验结果表明，管坯不在沿轴向窜动； 2、进一步分析，是成形过程中管坯受力不均匀造成的，但经试验后，我们做了定量分析，测量了数据结果，发现管坯表面受力沿轴向对称的，从颜色上也能大致看出，不应该出现轴向窜动，所以这种可能性比较小； 3、窜动出现在模具退出后移开的过程中，我们建立了模具与管坯的接触对，可能是因为接触对的问题，于是我进行了下列试验，把接触对在管坯退出的时候抑制了，但这样运算的结果是模具退不出去，因为这步也有接触，所以窜动的原因至今还不是很清楚，希望与大家探讨，以上是我不成熟的意见。
轻型汽车桥壳缩径和胀形的ABAQUS模拟
（一）、网格划分技巧

ABAQUS 一次胀形管坯网格划分技巧：步骤1：先将管坯划分成以下5段。方法：利用Partition Cell: Define Cutting Plane ，选择，再选取左边绿色面的绿色长边界—在选取绿色长边界上最靠右的一点，单击，第一次分割完成，以后2步按此方法进行分割，不赘述。步骤2：左边第一个绿色管坯用Structured 划分，先选择2个（或者4个）长边界和左边两个半圆弧，By size:12毫米，然后选择四个小短边，By number:3(或者2、4都可以)，最后划分即可。步骤3：如下选择上边线，By size:11毫米。两小短边：By number:3(或者2、4都可以，保持一致就行，注意两小短边选的是靠近缩颈一侧的短边，因为左边的两小短边已经在绿色部件段划网格的时候已经布种了，所以划黄色部件段的时候，就只需要右边两小短边布置种子即可，只要左右两小短边种子一致就行) 种子布置完，网格控制：选择六面体 Medial axis,最后Sweep 划分即可。步骤4：后面的绿色和黄色面按此方法划分即可，若黄色部分出现网格线与管坯线不垂直吻合的网格，可以在选择Medial axis时，把下面的钩去掉！

（三）、接触问题

1. 接触分析真正加载之前，设置一个接触步让两个面接触上来，在这个步骤里面，接触面的过盈小一点好，比如 0.001.接下去再把作用与两个接触体的力及接触方向的自由度放开。 2. 如果系统的载荷很多的话，将系统的载荷分做多步进行加载，一次性全上可能使系统无法在规定的迭代次数内收敛。所以根据需要分开，让abaqus的内核慢慢消化去。少吃多餐在这边好像也是成立的。 3. 系统有多个接触的话，也最好如载荷一样，分成几个 step让他们接触上。这样的做法会让你以后在模型的修改中更有方向性。 4、对于接触分析不收敛的情况，可以自己看一下模型的接触面。有时候是overclosure,这个时候在assemble里面将模型相对位置稍微移动下或者用接触里面的那个adjust only to remove overclose,不过这一种方法会使你的网格扭曲变形。Βιβλιοθήκη （六）Job重启动问题
问题提出：一二次缩颈和胀形一次写完，可以运算但一次JOB读取
扫描整个步骤，导致运算速度慢，耗时长，于是分几次重启动比较合理。问题深入：重启动我们遇到难题了，重启动不了，原因何在，其他的都没有问题，我们一次写完能运算的，为何重启动分几次就算不了了呢？原因是因为ABAQUS默认的两个Step之间不能相差太大，举加压和进给例子说明，两个JOB之间也不能相差太大，否则ABAQUS认不出上一步，也认不出上一个JOB，重启动便出现找不到管坯或者模具的错误。问题解决：一次缩颈，二次缩颈，一次胀形一次导入模型，接触对完全建立在initial里面，对称或者固定约束也建立在initial里面，各作一个JOB，写上一个JOB之前一定要想到下一个JOB，否则重启动不能进行，具体办法是第一个JOB里面要加进二次缩颈模具进给量，第二个 JOB里面就只需要修改步骤里面的数据即可，另外还需要在第二个 JOB里面加入下一个JOB里面的一次胀形模具进给量，第三个JOB就只需要在步骤里面改下数据即可，尽量每次下一个JOB只需要改下数据最好，别有其他变动，如加约束或者接触对之类的，可能ABAQUS认识不了，便不能重启动了。按理说，接触对和约束在哪步就建立在哪步比较好，但这样相对繁琐和复杂，以上是我自己摸索出来的结论，希望与大家交流…

一次胀形模具网格划分：步骤1：如上图大致划分成五段；步骤2：从最大最规则的地方开始布种划分，这里选择第二个绿色部段，上边两个长边，By size:20毫米，两短边： By number:3，Sweep 划分即可；步骤3：划分右边底部：只需要两小短边划分成2等分即可（根据实际模型长度来看划分成几等分）；步骤4：，By size:20毫米，Sweep 划分即可，左边两小短边可布种子为3等分，也可不布置，因为右边已经布置好了，布置左边两小短边对右边有冲突的。
（四）、关于模具和管坯材料属性的设置

模具泊松比靠近0.5即可，泊松比越大大致可以表示越不容易被拉伸，0.5时基本上表示不可压缩的刚体了；模具弹性模量大致比管坯大100倍左右，不可太大，否则 ABAQUS会认为模具是变态体，太小当然也不好。屈服应力：是在应力-应变曲线上屈服点处的应
(五)关于解决缩颈模具退出管坯窜动的问题
（二）、单元的选取

1：单元是否适合此分析(二次单元不能乱用) 要测量接触面上的应力用线性减缩积分单元比较好，线性减缩积分单元只有一个积分点，查看单元上的应力直接就显示出此积分点的应力了；当然也可以单独查看节点上的应力，但节点应力是后处理过程中，单元积分点上的应力进行外插值和平均后得到的，并不精确。我们所做的缩颈和胀形管坯建议都用线性减缩积分单元，这是系统默认的。 2:网格密度是否合理(不能太大也不能太小) 一般面积方面模具是管坯的3到5倍比较好，因为都是体单元，再乘以另一个方向的就比较大了。 3：模具关系不大，线性减缩积分单元，协调单元都行。