外文翻译（中文）对典型的空心工件液压成形方法的研究.doc

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1、 本科毕业论文外文文献及译文文献、资料题目：Hydroforming of typical hollow components文献、资料来源： Journal of Materials ProcessingTechnology文献、资料发表日期：2004院 （部）： 材料科学与工程学院专 业： 材料成型及控制工程 中文翻译：对典型的空心工件液压成形方法的研究摘要五个具有复杂的横截面的空心元件（包括两个汽车零配件）可以在计算机的控制下，通过最大压力为400MPa的液压成型法顺利成形。元件厚度选择在每个元件的设计中分别作了详细的讨论，尤其是在底板部份。这五个空心元件所用的材料包括铝合金、不锈钢和软

2、钢，其应用领域包括航空器、宇航业和汽车工业方面。在这些元件之中，高速成形部分的最大直径是 161 毫米和最大厚度是 4 毫米。因为零件需要很大的延展比率（超过 50%），或是具有低的成形性的材料,如铝合金和布满皱纹的管状材料可以用作空心工件的成形。通过这种方法，材料首先积蓄于皱纹形成周围的伸展区域，然后表面皱纹的校平主要通过增加内部压力校准阶段来完成的。关键点在于要获得“有用的”皱纹，而非“无用的”皱纹。2004年发表于Elsevier B.V关键字：液压成型法；空心元件；内部高压成形法1. 引 言管液压成型法或内部高压成形法都是一种金属成形工艺；在这种工艺过程中，通过施加内压力和桥方向的补浇

3、使得管藉扩大成为预先设计的形状1。在高于400MPa高压和计算机控制的优势下，它已经成为制造各种不同的空心元件的强力的程序，尤其是汽车零配件方面2,3。与普通锻件和焊接结构相较，它明显的优势是具有易延展断面的轻量级元件能充分地压制成形，从而有利于减少零配件的数目和重量，且刚性得到改良。最大压力为400MPa 的液压成型法由哈尔滨技术协会(HIT)首先设计并制造成功。在程序原则上，这种研究已经有过4，其中包括铝合金零配件的液压成型法5和管液压成型法中的皱纹的控制6。哈尔滨技术协会(HIT)对液压成型法发动机器架的研究还在继续。本文主要介绍了国内管液压成型法和潜在应用程序研究领域的一些新的成就。2

4、. 液压成型法的成形设备 2000年由哈尔滨技术协会研制的液压成形法成形设备如图1所示。这是国内的第一台内部设有高压成形的液压成形法成形设备。这台液压成形法成形设备主要的组成部分有：一个关闭钢模的液压机，两个水平的圆柱体，一个加压系统，一个水力的传动系统和一个计算器控制系统。成形机的主要参数有：最大压力为 400MPa，关闭压力为10,000 kN 和水平桥向力为1500 kN。3. 圆截面空心元件的液压成型法3.1 瓶形零件瓶形空心零件的尺寸如图2所示。试验所用材料是含碳量为0.2的低碳钢。直径(d)为40mm，厚度(t)为2.5mm的管件用于制造最大直径(D)为68mm（对应展延比率(D/

5、d0)为1.7）的零件。因为展延比率很大，且所用钢的伸长率大约为24%，所以具有合理形状的用于压制的材料片保持表面平滑和相同厚度尺寸是十分必要的。除了使用压制的材料片，另一个可用的方法是通过形成皱纹使得材料在形变处聚积来实现。之后，皱纹被抚平，在校正阶段通过增加内压力来进一步成形。在这情况，被起皱的管能当做在盘记录中用以压制的小记录材料片的一个实物被考虑。其关键是要获得“有用的”皱纹，而非“无用的”皱纹。而该如何获得有用的皱纹将会在以后的文章中被讲述到。具有有用皱纹的管件和在预先形成有用皱纹的基础上制成的合格成品如图3所示。工件纵方向的厚度分布状况如表1所示，其测试点如图3（c）所示。由表1可

6、知，最大厚度是左边2.66mm的补给口区域(点1处)，其较最初厚度（2.57mm）的厚度增大率为3.58%；有一个稀薄的成形区域，其最小厚度为1.92mm(点12处)，也就是说最大减薄率为25.5%。3.2 不锈钢接合管图4为一个由液压成型法制成的亚米茄形联合管。管件材料为不锈钢SUS304。原始管件是外径(d0)为161mm，厚度(t0)为1.5mm的激光对接管件。所用肋管的最大直径是190mm。由于管件的比率(d0/t0)为107，管件很薄，所以使得完成管件最后的封闭工序十分困难。工艺的另一个难点是在工艺过程中容易发生折叠（如图 4(b）所示），这主要是因为从扩大的肋管到补给口之间的直径变

7、化没有过渡区域存在。然而，如果使用恰当的钢模结构，则可以成产出不存在折叠的合格零件。从图4(c)可以得知，它的最小厚度为1.308mm，在扩大肋中间点（点F处）的厚度减薄率为12.8%，同时在半径和扩大的肋之间的转移点 （点 E处和点G处）也变得稀薄。3.3 铝合金过渡管图5是过渡接不同直径的两个管用的联合管。其管件材料是95% Al 和 2.21%Mg的铝合金。该种铝合金的伸长率为18% ，且它的可模锻性能比较差。其较小端的外径与最初管件直径相同，为65mm；而较粗端的外径为88mm。其伸长率大约是管材伸长率的两倍，为35%。其中，起皱的管状被用于制造这种零件，就像是在盘记录中用以压制的小记

8、录材料片一样。在较大端的最小厚度为1.32mm（原始厚度为1.5mm），也就是说其厚度减小率为12%。4. 汽车零件的液压成型法4.1 底板零件底板零件在汽车中的应用如图6所示。从一端到另一端，有三典型截面。使这根据传统的冲件程序分开需要九个阶段。用液压成形法成形，只有三个阶段是必需的，就是弯曲 液压成型法 结束切断。一个标称直径为70mm（实际直径为70.1mm），标称厚度为4mm（实际厚度为3.99mm）的管材用于制造这种底板零件。对于截面AA的直径和厚度测量数值分别如表2和表3所示，但是由于文章篇幅方面的限制，所以没有呈现出其他的截面相应的尺寸。其中，厚度的测量位置如图6所示。如果截面A

9、A的尺寸能满足设计要求，则截面BB和截面CC也同样能满足设计要求。由表3可知，在截面AA的圆周方向将变得更薄，且其最小厚度为3.47mm（点14处）。也就是说，其厚度减薄率为13%。除了在半径半径周围的点以外，在其他点处厚度要较3.60mm大，也就是说其减薄率少于 10%。对截面BB而言，其最小的厚度是3.53mm，也就是其减薄率为11.5%。对截面CC而言，其最小的厚度是3.68mm，也就是说其减薄率为7.8%。4.2 转臂零件旋转臂零件在汽车上的应用如图7所示。这种零件成形的难点是截面AA和截面BB之间存在较大的尺寸差别：截面AA的尺寸是124.82mm，截面BB的尺寸是218.27mm（

10、其约为截面AA尺寸的1.75倍）。零件不能不经预处理而直接从简单的管材制造成形。图7(b)为通过使用如图 3(b)所示的瓶形的部分成功成形的零件。5. 结 论具有复杂的横截面的空心元件广泛应用于航空器、宇航和汽车工业。与传统的冲压工艺相比较，由液压成形法压制成形的空心元件的显著优势就是具有易延展断面的轻量级元件能充分地压制成形，从而有利于减少零配件的数目和重量，且刚性得到改良。因为零件需要很大的延展比率，或是具有低的成形性的材料,如铝合金和布满皱纹的管状材料可以用作空心工件的成形。通过这种方法，材料首先积蓄于皱纹形成周围的伸展区域，然后表面皱纹的校平主要通过增加内部压力校准阶段来完成的。关键点

11、在于要获得“有用的”皱纹，而非“无用的”皱纹。至 谢本文的写作得到了中国自然科学基金（编号为59975021）和中国第一汽车规划的大力支持，作者在此表示诚挚的感谢。参考文献1 F. Dohmann, Ch. Hartl, Tube hydroformingresearch and practicalapplication, J. Mater. Process. Technol. 71 (1997) 174186.2 M. Koc, T. Altan, An overall review of the tube hydroforming (THF)technology, J. Mater. Pr

12、ocess. Technol. 108 (2001) 384393.3 F. Vollertsen, T. Prange, M. Sander, Hydroforming: need, develop-ments and perspectives, in: Proceedings of the Sixth InternationalConference on Technology of Plasticity, Nuremberg, Germany, 1999,pp. 11971209.4 S.J. Yuan, X.S. Wang, Fundamentals and application of

13、 tube hydro-forming, Chin. J. Mech. Eng. 38 (2002) 1225 (in Chinese).5 S.J. Yuan, L. Lang, X. Wang, Z.R. Wang, Experimental and numer-ical simulation of aluminum tube hydroforming, in: Proceedings ofthe Second International Conference on Hydroforming, Fellbach, Ger-many, November 67, 2001, pp. 339347.6 S.J. Yuan, X.S. Wang, G. Liu, L.H. Lang, Z.R. Wang, Research onhydroforming of tubular components with changeable cross-sections,in: Proceedings of the Seventh International Conference on Technologyof Plasticity, Yokohama, Japan, 2002, pp. 14951500.