管狀排氣系統(tǒng)部件是液壓成形工藝的理想選擇，排氣部件通常由兩個沖壓外殼混合焊接而成，單件液壓成形件的主要優(yōu)點是消除了焊接和裝配操作，本文興迪源機械帶來排氣部件成形案例研究及其內(nèi)高壓成型仿真方案。

　　一、管狀排氣系統(tǒng)部件簡述：

　　管狀排氣系統(tǒng)部件是液壓成形工藝的理想選擇，圖11-13所示的排氣部件通常由兩個沖壓外殼混合焊接而成。這些部件上的MIG焊接接頭是排氣泄漏和應力集中點的可能來源，可能導致過早腐蝕和耐久性故障。

　　單件液壓成形件的主要優(yōu)點是消除了焊接和裝配操作，該部件的小直徑為2.0英寸（50.8毫米），擴展到3的大偏移直徑。825英寸（97.2毫米），組件材料為409不銹鋼管，2.0英寸（50.8毫米）直徑，0.71英寸（1.8毫米）厚。

　　二、內(nèi)高壓成形仿真方案：

　　1)內(nèi)高壓成形仿真方案1:

　　內(nèi)高壓成形該部件的最具成本效益的方法是連接如圖11-13所示的部件。這種端到端的連接方法可以從一根管子中產(chǎn)生四個零件，而廢料最少。

　　對于需要節(jié)段顯著膨脹以上的部件，有必要將材料從部件端部推送（端送）；在制造原型工具之前，進行了有限元計算機模擬研究，以證明液壓成形的可行性。

　　建立合適的有限元模型所需的數(shù)據(jù)為：

　　1、部件的CAD表面數(shù)據(jù)；

　　2、材料特性包括：

　　1/E值（楊氏模量）；

　　2/泊松比；

　　3/密度；

　　4/真應力/真應變曲線（管材拉伸試驗結果）；

　　5/成形極限圖（FLD）。

　　使用合適的前、后處理計算機程序，部件cad表面足以進行初步分析，以創(chuàng)建有限元模型。

　　本研究使用電腦版的femb和lsdyna3d。

　　上下模具表面的表示是使用FEMB中可用的“自動嚙合”技術從部件CAD數(shù)據(jù)創(chuàng)建的。利用該方法，可以在合理的時間內(nèi)建立有限元模型，快速地得到分析結果。

　　液壓成形方案1的有限元模型如圖11-14所示，利用該模型對各種液壓成形參數(shù)的結果進行了預測，評價了不同進料量和不同內(nèi)壓歷史的影響。

　　分析結果包括：

　　1）過程動畫；

　　2）厚度變化圖；

　　3）應力/應變圖；

　　4）成形極限圖。

　　這種內(nèi)高壓成形附加零件方法的預測結果證明，用這種方法不能完全成功地制造出零件。對于最大進給量，如圖11-14所示，預測的材料減薄率超過40%，在某些區(qū)域有不可接受的皺褶。

　　圖11-17中的FLD圖也預測了選項1的部件故障，計算機上的過程動畫可以提供對工具內(nèi)部可能的材料流動行為的獨特見解。

　　觀察這種材料流通常可以導致更好的設計決策，從而改進產(chǎn)品和工具設計；在這種情況下，有限元分析研究清楚地表明，內(nèi)高壓成形的這種選擇是行不通的，因此需要評估另一種選擇。

　　2)內(nèi)高壓成形仿真方案2:

　　先前的研究表明，膨脹量必須減少，為了實現(xiàn)較低的膨脹，導出了圖11-15所示的組件連接方法。

　　在該選項中，兩個組件由管狀坯料制成，管端從兩側推入，用于端部進料中心部分被切掉并丟棄。

　　圖11-15中還顯示了FEA模型代表性選項，原型排氣錐及其預測厚度輪廓圖如圖11-16所示，部件中心廢料部分的材料稀釋率為33%。

圖11-16

    完全成形的部件的預測形狀沒有褶皺。在成形極限圖上繪制的預測主應變和小應變?nèi)鐖D11-17所示。

　　當選項1的結果在失敗區(qū)域時，選項2的結果在安全區(qū)域，因此，為原型和生產(chǎn)液壓成形工具設計選擇了方案2的幾何結構，如圖11-16所示的組件已成功生產(chǎn)，目前正在大批量生產(chǎn)中。

　　【興迪源內(nèi)高壓成形設備優(yōu)勢】

　　興迪源是國內(nèi)第一家向市場提供智能金屬管材內(nèi)高壓成形設備的生產(chǎn)商，已向各個領域的客戶提供了數(shù)十臺各種規(guī)格的內(nèi)高壓成形設備，合模力從400T至5000T，高達500MPa。

　　興迪源內(nèi)高壓成形設備適用于制造航空航天、核電、石油化工、飲水系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、汽車以及自行車行業(yè)的復雜異形截面空心構件。主要產(chǎn)品有空心結構框架、汽車車身支撐件、副車架、底盤件、進排氣系統(tǒng)管件，以及航空航天飛行器構件、軍工行業(yè)管件、發(fā)動機中空軸類件、發(fā)動機組合式空心凸輪軸和復雜管件等。