金属管状液压成形零件设计要求

主要起草单位：宝山钢铁股份有限公司、北京机电研究所。

主要起草人：陈新平、蒋浩民、苏海波、吴磊、周林、魏巍、陈文敬、金红。

2016年12月13日，《金属管状液压成形零件设计要求》发布。

2017年7月1日，《金属管状液压成形零件设计要求》实施。

在国家自然科学基金项目“冲击液压成形技术及其基础理论（批准号为51175024）”基金支持下，北京航空航天大学机械工程及自动化学院，郎利辉教授实验室，针对我国提升零部件快速超高压充液成形关键技术的战略目标，为改变产品精密化程度低、档次低、工艺柔性化程度低、竞争力弱的现状，面向汽车零件和航空航天、国防科技领理论和技术。 其中重点突破冲击充液冲击波发生装置的设计与制造、不同材料的冲击液压成形性实验、复合成形机理、成形过程的模拟建模、冲击成形中波传递规律等方面。首先根据前人的相关设计经验，结合工艺要求掌握设计冲击充液成形系统的方法和相关关键技术的突破，由于冲击成形时间较短，设计制造快速冲击气缸，将0.5-1.2MPa低压气体膨胀做功推动高压柱塞压缩液体运动，形成液体冲击波，进行小特征成形。在研究中，先后制造了三台200MPa冲击充液成形设备，逐渐总结经验，完善设计，并结合有限元模拟软件对气体冲头等关键部件的形状尺寸进行有限元模拟，获得最有效的冲击能量输出。结合实验中出现的问题并考虑日后的产业化发展，最终设计确定了选用较大质量的液体与气体柱塞，并且根据成形零件的形状尺寸设计柱塞前端面形状的方法。面对没有相应的试验条件的问题，自主设计了一套、两类充液冲击试验工装。用于板材、管材充液冲击成形试验的需求。采用镶块形式满足不同试验需要。 通过将实验结果与有限元模拟结果进行对比，确定了板材在充液冲击成形工艺下适用的材料模型，并通过实验获得了不锈钢304和铝合金2A16的相关力学参数，建立该成形工艺下材料模型。基于椭圆胀形实验，获得充液冲击成形成形极限图。利用单次和多次充液冲击实验获得了多种不同特征的零件，同时针对有孔特征的零件，提出一种新的塑性冲裁方法：以液体作为凸模输出冲击能量实现充液冲击冲裁。为实际生产中对于该种工艺的使用挖掘了更多的可能。 通过多种有限元模拟软件（MSC.Dytran、Ansys、ABAQUS）分别对冲击压缩波传递过程、成形阶段、整个充液冲击成形过程进行有限元精确仿真。根据模拟与实验结果对关键工艺参数进行优化。 项目实施将充液冲击成形基础理论研究与充液成形设备研究紧密联系，采用实验与仿真等多种手段进行理论体系完善。通过工艺配套提高设备整体技术含量和附加值，利于装备制造业的持续发展。为汽配、轻工等复杂制品开辟新的技术路径，抢占科研领先地位，提高我国战略性研究能力。