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1、用于制造汽車部件的液壓成形的進(jìn)步用于制造汽車部件的液壓成形的進(jìn)步TaylanAltan,教授HariharasudhanPalaniswamy,研究生研究助理YingyotAueulan,研究生研究助理工程技術(shù)研究中心凈成形制造(ERCNSM)俄亥俄州立大學(xué),俄亥俄州哥倫布市43210,USA摘要隨著不斷增長(zhǎng)的燃油效率、車輛需求以及更高的安全性和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),迫使汽車制造商不斷尋求增加輕質(zhì)材料,如先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用,鋁、鎂合金和新的制造技
2、術(shù),以減少車的總重量。此外,隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,為了減少所需的時(shí)間,以及為了開(kāi)發(fā)新車型,汽車制造商積極尋求走向新經(jīng)濟(jì)的制造方法,以降低制造成本。用于板材和管材的內(nèi)高壓成型——液壓成形,是目前正在推行的新的制造方法之一,之所以被世界各地的汽車制造商使用,是因?yàn)椋篴)具有低的模具成本,b)形成一部分(凹痕阻力和能量吸收)后具有更好的性能,c)能夠形成復(fù)雜形狀和綜合結(jié)構(gòu)(液壓成型管可從幾個(gè)沖壓件更換組件),可降低裝配成本和時(shí)間。本文提供的概念
3、在按機(jī)器的進(jìn)步和工具、測(cè)試材料和潤(rùn)滑油的選擇方面,以及通過(guò)在板材工藝設(shè)計(jì)有限元模擬策略和管件液壓成形方面都有涉及。另外,鎂和鋁合金的暖高壓成形也作了簡(jiǎn)要討論。1引言直到最近,由于制造它的周期時(shí)間比較長(zhǎng),并沒(méi)有考慮汽車板材和管材的內(nèi)高壓成形。然而,先進(jìn)的液壓和智能按鍵設(shè)計(jì)在時(shí)間已經(jīng)大大縮短了周期時(shí)間,使其成為有吸引力的汽車制造技術(shù)。此外,片材和管材的液壓成形提供了諸如a)低加工成本,b)(凹痕阻力和能量吸收)的一部分形成后具有更好的性能,
4、c)能夠形成復(fù)雜的形狀和一體化結(jié)構(gòu)(液壓成型管可以更換總成從幾個(gè)沖壓件)等好處。在目前,這些降低裝配成本和時(shí)間的有吸引力的代表性做法,可以替代沖壓技術(shù)邁向新車型小批量生產(chǎn)的市場(chǎng)趨勢(shì)。圖1所示為使用液體介質(zhì)的金屬形成的分類,它是按輸入預(yù)制棒大致分為片材和管液壓成形。此外,板材液壓成形分為充液拉深和高壓片液壓成形,取決于凸模或凹模模具所具有的具有將要形成的形狀或輪廓。高壓板液壓成形按單復(fù)數(shù)的不同又可進(jìn)一步劃分,雙液壓成形坯正在使用的成形過(guò)程
5、的空白。本文提供了一個(gè)概念在按設(shè)備和工具,測(cè)試材料和潤(rùn)滑的選擇和墊款在片材和管的所有區(qū)域,通過(guò)有限元模擬過(guò)程的設(shè)計(jì)策略液壓成形。另外,鎂和鋁的合金板材溫?zé)嵋簤撼尚渭庸な呛?jiǎn)要討論。圖3汽車液壓成型部件的示意圖[1999施羅德]THF現(xiàn)已廣泛用于制造中使用不同的配置的管狀部件汽車行業(yè)(圖3)和其它的應(yīng)用,如家用電器。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展迅速一直由于THF報(bào)價(jià)優(yōu)勢(shì),通過(guò)沖壓焊接即傳統(tǒng)制造(a)部分合并,(b)通過(guò)更高效的斷面設(shè)計(jì)和圍墻的剪裁減重厚度
6、在結(jié)構(gòu)部件,(c)通過(guò)改善結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度優(yōu)化部分的幾何形狀,(d)低級(jí)加工成本由于零部件少,(e)少二次操作(不焊接和液壓成形過(guò)程中孔沖孔),(f)更嚴(yán)格的公差和減少回彈,便于組裝,以及(g)減小自廢修多余的材料是遠(yuǎn)不如在管件液壓成形比沖壓。為了成功地設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)THF工序或操作,改進(jìn)在THF中的技術(shù)和它們之間的相互作用的每一個(gè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)考慮。一個(gè)完整的THF體系的主要組成部分和關(guān)鍵問(wèn)題(圖2),可以列出如下:a)進(jìn)入管質(zhì)量,b)執(zhí)行及彎曲
7、的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方法,c)模具和工具設(shè)計(jì)指引,d)壓鑄工件接口問(wèn)題(摩擦與潤(rùn)滑),e)變形力學(xué)(金屬流)在不同的區(qū)域,f)設(shè)備,按與環(huán)境相關(guān)的問(wèn)題,和g)尺寸和液壓成形加工部件的性能。2.2材料特性管材液壓脹試驗(yàn)我們?cè)贓RCNSM建議管狀隆起試驗(yàn)確定管狀的屬性材料,因?yàn)槊{迫條件下的THF經(jīng)常是雙軸類似隆起測(cè)試相比單軸拉伸試驗(yàn)。最大有效應(yīng)變的實(shí)現(xiàn)無(wú)局部頸縮脹試驗(yàn)比在拉伸試驗(yàn)大得多(通常兩次)。圖4示出了隆起試驗(yàn)為管狀材料的示意圖。該在端部保持
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