ABAQUS发动机托架的液压成形工艺设计及优化(2)
1.1 液压成形技术
液压成形技术是一门新兴的金属成形技术。从20世纪50年代起，为了解决汽车与航天领域的一些复杂零件的工艺问题，德、美、日等国科学家先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。1985年，我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。近几年，随着汽车和航天领域的需求愈加迫切，以及计算机控制技术和高压液压系统的进步，液压成形技术迅速发展。
1.1.1定义和种类
液压成形技术是以液体作传力介质和模具，通过液体压力作用于工件，使工件成形的一种塑性加工技术，也被称为液力成形技术。
液压成形按使用的液体介质的不同分为水压成形和油压成形，按使用的坯料不同分为管材液压成形、板材液压成形和壳体液压成形。
1.1.2液压成形技术特点
现代液压成形技术主要由以下两个特点：一是仅需要凹模或者凸模，液体介质相应地作为凸模或者凹模。只需要一半的模具，可以节省模具和费用，另外液体作为模具可以加工很多刚性凸模无法成形的具有复杂型面或轴线的零件。二是随着计算机控制系统和液压伺服系统的发展，液体压力可以按照需要实时精确控制，具有实时可控性，保证液体压力在所需的控制范围之内，提高工艺柔性。
本次设计针对的零件是发动机托架，属于异形截面管件，采用管件液压成形技术。管件液压成形技术可以成形轴线为二文和三文曲线的异型截面空心零件，可以从管件的初始圆截面成形为矩形、梯形、椭圆形或其他异型的封闭截面，适用于发动机托架的液压成形。
传统的冲压焊接工艺是将复杂零件分割冲压，再焊接成一个整体，与传统的冲压焊接工艺相比，液压成形技术主要有以下优点：
1)减轻重量：与车镗工艺相比，利用管件液压成形技术成形的空心轴类重量可减轻40%-50%，甚至可以达到75%；与冲压焊接件工艺相比，利用管件液压成形技术加工的空心结构件的重量可减少20%~30%【1】。
2)减少半成品零件的数量：利用液压成形技术可一次加工出大型复杂的3D几何形状的零件如引擎托架、顶盖板架、门框、副车架零件等。而采用传统的冲
压焊接技术，则需要先加工多个半成品零件，再通过焊接连接成整体。
3)降低模具费用：管件液压成形件通常仅需要一套模具，一次成形；而冲压焊接件则通常需要多套模具。
4)降低生产成本：Schuler Hydroforming公司对已应用的产品进行分析，管件液压成形件比冲压焊接件成本平均降低15%~20%，模具费用降低20%~30%【2】。
5)提高零件性能：提高强度、刚性及疲劳强度，成形过程中液体既作为传力介质，又兼具冷却作用，工件“冷作强化”，产品一般具有比冲压加工件更高的强度。以散热器支架为例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。
6)减少后续加工工作量：减少后续机械加工量和组装焊接量，以散热器支架为例，焊接点由170多个减少到20个，生产效率可以提高到66%【3】。
1.1.3液压成形技术发展
以当前液压成形技术的市场来看，汽车业是应用前景最光明的行业。液压成形技术成形件广受欢迎的主因是：刚度高、尺寸稳定性与精度高、耐腐蚀、半成品工件数少、制程简化、可降低成本。因此，对管液压成形组件的需求正在快速增加。液压成形技术也因此正逐渐向大型化、超高压、高强度方向发展。
1.2 管件弯曲成形技术
用管材制造的弯曲件包括二文弯曲件和三文弯曲件，在流体运输和金属构件中应用广泛，在管件成形过程中常常会进行预弯曲，所以管件的弯曲成形是管件的塑性成形过程的重要部分。管件弯曲时既会出现横截面变形，也会引起壁厚减薄或者褶皱。因此管材的弯曲成形，要充分考虑管材横截面的形状，也要考虑影响弯曲加工的多种因素，制定加工工艺时主要需考虑以下问题：