1 引言

  近年来,随着汽车行业快速发展,人们对零部件提出质量轻,强度高等要求[1]。基于内高压成形技术具有减轻质量、节约材料;减少零件和模具的数量,降低模具费用;提高强度与刚度等优点能满足人们的要求[2],故内高压成形技术得到快速发展。三通管内高压成形中内压力、左右进给量、摩擦系数,对其成形效果有很大的影响,故本文首先建立T型三通管的有限元模型,利用DYNAFORM非线性有限元软件对T型三通管内高压成形效果影响较大因素进行研究。

  2 有限元模型

  原始管坯长为114mm,外径为22mm,管坯厚度为1.5mm,支管直径为22mm,管坯主管与支管相贯处圆角半径为8mm,如图1所示。模具、冲头和管材均采用壳单元,下模四边形单元有1551个,上模四边形单元有1020个,左冲头、右冲头、下冲头四边形单元均有140个,模型中上模、下模、下冲头、左右冲头均设定为刚体。管坯材料为DQSK,泊松比为0.28,杨氏模量为207GPa,抗拉强度是440MPa。

  3 仿真分析

  3.1 内压力影响

  仿真中摩擦系数采用标准钢的摩擦系数0.125,进给量为11mm,内压力分别为25、30、35、40、45MPa的加载路径进行仿真,三通管胀形高度和最小壁厚的仿真结果。

  随着内压力的增加胀形高度也随之升高,而最小壁厚却逐渐减小,这是由于在补料量不变的情况下,而内压力增加可使得材料能更多补送到胀形区,则胀形高度升高;但内压力增加使材料补送增加却不能满足胀形高度所需的材料,故最小壁厚在随之减小。

  3.2 进给量影响

  仿真中采用摩擦系数为0.125,内压力为40MPa,进给量分别为14、16、18、20、22、24mm的加载路径进行仿真,三通管的胀形高度和最小壁厚的仿真结果如图3所示。

  随着进给量的增加胀形高度逐渐升高,最小壁厚也随之增加。这是因为在内压力不变的情况下,进给量增加使得更多材料能补送到胀形区,则整形高度升高;进给量增加使得补送到胀形区的材料也增加,而内压力不变,则使得最小壁厚也在增大。

  3.3 摩擦系數影响

  仿真中采用内压力为40MPa,进给量为14mm,摩擦系数分别为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16的加载路径进行仿真,其结果如图4所示。

  随着摩擦系数的增加胀形高度在降低,而最小壁厚逐渐升高。这是由于在内压力及进给量不变的情况下,摩擦系数增加使得摩擦阻力增加,无法将更多的材料补送到胀形区,则表现为胀形高度降低,进而最小壁厚随之增大。

  4 结论

  本文对T型三通管内高压成形过程进行仿真分析,对影响三通管成形效果影响较大的参数进行研究,得到:随着内压力的增加三通管的胀形高度随之升高,而最小壁厚减小;进给量增加则胀形高度随之升高,最小壁厚也增大;摩擦系数增大则胀形高度降低,而最小壁厚增大。

  参考文献:

  [1]菅小栓,邢小丽.关于汽车变速器箱体结构强度的分析与优化设计[J].中国科技投资,2017(15).

  [2]林俊峰,苑世剑.汽车轻量化中的管件液压成形技术[J].锻造与冲压,2005(04):58-59.

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