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低碳钢高压成形起皱形成机制研究 这种后部悬臂式悬臂式悬臂式悬臂式悬臂式交通的性能更好。很多公车、比如雪晶和李毅的后悬架都采用了这种结构。这不仅成本低，而且可以通过前束控制。这种车辆具有良好的平滑性能和配平性能。作为后臂梁的主要支撑，动态梁的综合机械密度直接决定着后臂梁的稳定性。后部梁的端部是连接后臂梁的重要区域，其形成效果对后续焊接过程有重大影响。如果形成精度不足，如折叠、去除后伸或肿胀变形率不足，将影响张力梁和焊接单元，增加焊接难度，增加焊接热的影响区域，降低整体机械，显著降低抗疲劳性能。 在扭力梁的制造发展过程中，德国、日本、韩国都曾用机械挤压管材的方法直接成形扭力梁试件，该方法在降低扭力梁质量增加截面抗弯模量的同时，并没有解决成形精度低的问题，只是适用于形状简单的扭力梁零件．但是随着内高压成形技术已经广泛应用于异形截面的汽车零部件的制造过程(如图1所示)，德国、日本以及台湾学者相继采用内高压成形方法成形扭力梁试件，使成形精度大大提高，此外为了克服壁厚局部减薄严重的问题，增加了轴向加载工序．但是随着轴向加载的引入，不可避免的会出现起皱现象. 对于沿轴线变截面的扭力梁零件，内高压成形通常是在内压和轴向进给联合作用下的复杂成形，如果内压过高，减薄过大甚至开裂;如果轴向进给过大，会引起屈曲或起皱，只有给出内压力与轴向进给的合理匹配关系，才能获得合格的试件．但在实际工艺控制过程中，由于摩擦等因素的影响，很难准确控制轴向力，因此在生产中通常采用的是内压和轴向补料量之间的关系，即所谓的加载路径．在任何一个内高压成形过程中，加载路径都有很多种，内压力既可以时刻随补料量变化而变化，也可以在某一段时间内随补料量变化而保持恒定，但是只有合理的加载路径，才能成形出合格试件．对于扭力梁零件，合理的加载路径可以有效的控制其端部区域起皱． 哈尔滨工业大学在对扭力梁预制坯形状和内高压成形过程的加载路径等方面做了深入系统的研究，初步获得了合理的预制坯形状以及合理的加载路径，从而改善扭力梁的壁厚分布和提高扭力梁的成形精度，并有效的避免端部起皱现象，但是对不同轴向加载过程扭力梁起皱的机理还缺乏详细的分析．本文主要从数值模拟和实验两个方面探索不同加载路径下端部区域的应力分布轨迹图以及受力状态，利用数值模拟直观分析变形过程起皱的产生机理，并通过实验过程得以验证． 1 响应面试验起挠工艺 图2所示为内高压成形后扭力梁零件形状，从图2中可以看出，扭力梁沿轴线方向，截面形状变化比较复杂．图3所示为端部区域切割后待装配的扭力梁零件，图3中圈出的区域就是容易起皱的区域，也是与后悬架装配区域，该截面形状呈椭圆形，内高压过程不恰当的轴向加载即可引起起皱行为，不利于装配．所以研究起皱形成机制，设计合理的加载路径尤为重要．主要成形工序包括预成形、合模和内高压成形3个主要步骤． 管坯的材料为低碳钢，初始直径为89 mm，壁厚为2.5 mm，材料屈服强度σs=272 MPa，抗拉强度σb=428 MPa，均匀延伸率为δ=28%，材料加工硬化指数n=0.156，厚向各向异性系数r=0.927，强度系数K=661 MPa. 2 结果与分析 2.1 支撑压力设计 为了研究支撑压力和补料量对起皱的影响规律，分别设计如下方案，即内压力与补料量的匹配关系，如图4所示．研究过程采用单一变量原则，保证其中的一个参数不变，改变另一个参数，分析其变化规律．支撑压力分别设计为10、20、30、40、50 MPa，此时补料量固定为15 mm不变，如图4(a)所示;补料量分别设计为10、15、20 mm，此时支撑压力固定为30 MPa不变，如图4(b)所示．最终整形压力均为100 MPa. 2.2 补料至20mpa 不同支撑压力下，端部区域的起皱情况如图5所示，试件的皱纹位于凸起的区域的根部，该处金属流动困难，发生堆积而起皱．当支撑压力为10 MPa时补料，端部区域存在很深的皱纹，当整形压力到达100 MPa时仍旧不能展平，该皱纹为死皱;当支撑压力为20 MPa时补料，仍旧在端部区域存在皱纹，随内压的提高，皱纹深度和宽度减小，但是仍旧没有消失;当支撑压力为30 MPa时补料，随着内压的提高100 MPa，不再存在皱纹，获得合格试件;当支撑压力为40、50 MPa时补料，同样不存在皱纹，获得合格试件．可见，支撑压力的提高，有助于皱纹的消失，但是支撑压力从30 MPa升高到50 MPa，端部区域的增厚率分别为6.0%、4.4%、3.2%，呈递减趋势，因为受摩擦的影响，支撑压力越大，金属流动越困难，补料越集中于端口位置．从实验结果看，综合考虑各方面因素，支撑压力并不是越大越好，支撑压力为30 MPa就是一个合理工艺参数． 2.3 补料量 图6所示为实验得到的不同补料量下端部区域的起皱情况，此时支撑压力均为30 M