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(gè)沖壓外殼混合焊接而成，單件液壓成形件的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了焊接和裝配操作，本文興迪源機(jī)械帶來(lái)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(jiǎn)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(gè)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(yīng)力集中點(diǎn)的可能來(lái)源，可能導(dǎo)致過(guò)早腐蝕和耐久性故障。

　　單件液壓成形件的主要優(yōu)點(diǎn)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(kuò)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(gè)零件，而廢料最少。

　　對(duì)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(jìn)行了有限元計(jì)算機(jī)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(yīng)力/真應(yīng)變曲線（管材拉伸試驗(yàn)結(jié)果）；

　　5/成形極限圖（FLD）。

　　使用合適的前、后處理計(jì)算機(jī)程序，部件cad表面足以進(jìn)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(dòng)嚙合”技術(shù)從部件CAD數(shù)據(jù)創(chuàng)建的。利用該方法，可以在合理的時(shí)間內(nèi)建立有限元模型，快速地得到分析結(jié)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(duì)各種液壓成形參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)了不同進(jìn)料量和不同內(nèi)壓歷史的影響。

　　分析結(jié)果包括：

　　1）過(guò)程動(dòng)畫；

　　2）厚度變化圖；

　　3）應(yīng)力/應(yīng)變圖；

　　4）成形極限圖。

　　這種內(nèi)高壓成形附加零件方法的預(yù)測(cè)結(jié)果證明，用這種方法不能完全成功地制造出零件。對(duì)于最大進(jìn)給量，如圖11-14所示，預(yù)測(cè)的材料減薄率超過(guò)40%，在某些區(qū)域有不可接受的皺褶。

　　圖11-17中的FLD圖也預(yù)測(cè)了選項(xiàng)1的部件故障，計(jì)算機(jī)上的過(guò)程動(dòng)畫可以提供對(duì)工具內(nèi)部可能的材料流動(dòng)行為的獨(dú)特見(jiàn)解。

　　觀察這種材料流通?？梢詫?dǎo)致更好的設(shè)計(jì)決策，從而改進(jìn)產(chǎn)品和工具設(shè)計(jì)；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(píng)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(shí)現(xiàn)較低的膨脹，導(dǎo)出了圖11-15所示的組件連接方法。

　　在該選項(xiàng)中，兩個(gè)組件由管狀坯料制成，管端從兩側(cè)推入，用于端部進(jìn)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(xiàng)，原型排氣錐及其預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)形狀沒(méi)有褶皺。在成形極限圖上繪制的預(yù)測(cè)主應(yīng)變和小應(yīng)變?nèi)鐖D11-17所示。

　　當(dāng)選項(xiàng)1的結(jié)果在失敗區(qū)域時(shí)，選項(xiàng)2的結(jié)果在安全區(qū)域，因此，為原型和生產(chǎn)液壓成形工具設(shè)計(jì)選擇了方案2的幾何結(jié)構(gòu)，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。

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