内高压成形管件在汽车上的应用

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1、内高压成形管件在汽车上的应用许桦(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)【摘要】内高压成形作为一种制造空心轻体构件的先进制造技术，相比传统结构件有着节省材料、减轻质量、增加刚性强度等优点。主要分析了内高压成形钢管在车身上的运用，内高压成形的原理，内高压成形所涉及的材料以及内高压成形产品的缺陷研究。【Abstract】Comparedwithtraditionalstructurecomponents，internalhighpressureformingcansavematerial，decreasemassandincreaserigidityasanadvancedtubef

2、ormingtechnology．Thepapermainlyfocusesontheapplicationofinternalhighpressureformingtubeinvehiclebody，thetheoryofinternalhighpressureforming，thematerialusedininternalhi【ghpressureformingandthefailureofin-ternalhighpressureformingcomponents．【关键词】液压成形空心管材零部件汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．07．14代替模

3、具，不但减少了模具数量，降低了费用，还0引言提高了产品质量和成形极限，可以实现车身轻量化设计。液压成形按成形毛坯的不同可以分为板环境污染和全球能源短缺问题，迫使汽车业料液压成形、壳体液压成形和管材液压成形。将未来战略发展核心放在环保和能源友好车型开当前，内高压成形在汽车行业中应用于发动发上，其宗旨是汽车低油耗、低排放及高回收利用机系统零件、悬架系统零件、车身结构件等，如美国通用汽车公司的SEVILL车型的侧门横梁、车顶率等。因为车重减轻10％可节省燃料6．6％，同时尾气排放量也减少，因此在满足基本性能前提托架等，日产CQX车架以及德国奥迪汽车公司的ALZ车架的部分结构件均采用管件液压成形技术

4、下，减轻汽车质量已成为节约能源和提高燃烧效率的主要途径。除了采用轻质材料外，减轻质量制造。表1给出了管件液压成形工艺在汽车各个总成上的具体应用实例。的另一个主要途经就是在结构上采用“以空代实”和变截面等强构件。在这种需求下，液压成形作表1液压成形工艺在汽车行业的运用实例为一种新型成形技术近年来得到大力发展，并广零件系统应用泛应用于航天航空、汽车制造等领域，其中在汽车车身仪表板横梁、空间骨架、A／B／C柱、横梁、挡风玻璃制造方面应用最为广泛。支架、座椅框架、车顶纵梁等发动机进气歧管、曲轴、凸轮轴、催化转化器等液压成形是指采用液态的水、油作为传力的后桥壳、转向管柱、操纵杆、控制臂、副车架、发动介

5、质，代替刚性的凹模或凸模，使坯料在传力介质底盘机托架、梯形梁、保险杠、车架纵梁、横梁、散热器壳等的压力作用下贴合凸模或凹模成形。由于用液体收稿13期：2012—02—27·52·上海汽车2012．07强度钢、不锈钢、铝合金，铜合金及镍合金等，原则1成形原理介绍上适用于冷成形的材料均适用于管件液压成形工艺。通常管坯几何直径越小、壁厚越厚，管件液压管件内高压成形是液压成形的其中一种形式，是在传统液压胀形工艺的基础上发展起来成形所需内压力也越高。管材各向异性系数r、硬化指数n值都影响管件的液压成形性能。T．Yo．的一种先进的现代塑性加工技术，它以金属管材shida_4的研究认为材料轴向r值影响成形

6、极限，为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体介质，使其产生高压，同时还在管坯的两端施加轴值越大成形高度越高；周向r值影响成形所需最向推力，进行补料，在两种外力的作用下，管坯材大内压力；随着值增大，成形相同零件所需的内料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得压力越低，零件壁厚分布也越均匀。B．Carleerj到形状与精度均符合技术要求的中空零件。通过管件自由胀形试验和理论分析认为材料r这种成形方式一般包括以下几个步骤，见图值、n值越大，摩擦系数越低，则管件自由胀形高1。度越高，轴向自由缩进量越大。这些研究结果表(1)先将金属管材坯料置于模具中，该模具的明管材的r值、n值越大，管件液压成

7、形的成形性型腔内部形状应该是所需异型截面管状零件的外越好。表面的形状，合模后压头、模具型腔及其坯料本身的管腔形成一个密封空腔；3内高压成形工艺的优缺点(2)在密封空腔中注满液体介质；(3)两压头向内挤压，同时向管坯内注入高压以排气系统为例(如图2)。与传统的冲压焊液体介质，在液体压力和轴向补料推力的共同作接工艺相比，管件液压成形工艺具有以下优点：减用下金属管材坯料发生塑性变形并最终与模具型轻零件质量，节约材料