汽车发动机排气歧管的内高压成形技术VIP免费

第14卷第3期2007年6月塑性工程学报JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGVol114No13Jun12007汽车发动机排气歧管的内高压成形技术(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)滕步刚刘钢苑世剑苑文婧杨华摘要:研究了Y型三通管的内高压成形工艺过程,分析了成形过程中过渡区起皱及支管破裂等缺陷产生的原因,从而为实际生产中的Y型三通管内高压成形工艺设计提供了相关指导。利用所成形的Y型三通管制造了汽车发动机排气歧管样件,为内高压成形技术在汽车行业的推广应用奠定了理论与实验基础。关键词:内高压成形;液压成形;Y型三通管;排气管中图分类号:TG306文献标识码:A文章编号:100722012(2007)0320088205滕步刚E2mail:bgteng@hit1edu1cn作者简介:滕步刚,男,1969年生,哈尔滨工业大学,副教授,主要研究方向为壳体液力成形、内高压成形、弯曲成形和数值模拟收稿日期:2006207229;修订日期:2006212222引言近年来,由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重,汽车工业面临着严峻的挑战。一方面是提高燃气的热效率,减少废气排放;另一方面是减轻汽车自身重量,提高行驶速度、降低油耗,这些对汽车排气系统提出了更高的要求。汽车工业作为国家的支柱产业之一,其排气系统所用的材料和成形工艺也在发生不断地变化。汽车用排气管件以往常用铸铁管、镀锌钢管和镀铝钢管,目前耐热性能高的不锈钢薄壁焊管和轧制管也用于汽车排气管的制造。排气管以往除了铸造成形工艺外,根据排气系统中管件的形状特征主要采取的成形工艺是冲压两个半壳而后组焊成形,或采用管材做坯料进行数控弯曲、扩管、缩管加工而后组焊成形。这种方法虽然选材、制造灵活,但由于零件数目多,存在装配精度低,焊接量大,刚度差,冲压、装配成本高等缺点。因而,一种既能减轻车身自重,又能提高制造质量、降低生产成本的内高压成形技术IHPF(InternalHighPressureForming)发展起来,采用内高压技术成形的排气管件与传统的冲压焊接成形件相比,其优点为:①减少了制造工序;②焊接量小,产品可靠性好;③焊缝减少,内表面光滑,排气阻力小;④成本降低20%左右[1～2]。管件内高压成形技术过去主要用来研究生产一些简单的零件,如直壁三通管等。汽车用排气管件的内高压成形技术是近10年来国外刚刚发展起来的新工艺,其形状和成形工艺要更为复杂一些。采用内高压成形技术可以较精确地控制零件的尺寸精度,故可以很方便地在后续工序中与其他零件进行装配,如今,一些零件已经应用于实际的生产中。图1是国外生产的形状较复杂的排气管件[3]。图1排气系统的内高压成形件Fig11ExhaustpartsformedbyIHPF本文介绍了内高压成形的基本工艺原理,并对汽车发动机排气系统中所用的Y型三通管内高压成形进行了研究,并采用所成形的Y型三通管制造了汽车发动机排气歧管样件。1内高压成形工艺原理及分类内高压成形原理是通过内部加压和轴向加力补料,将管坯压入到模具型腔使其成形(如图2所示),成形时内压和轴向进给按事先给定的匹配关系,由计算机精确控制。其基本工艺过程为:首先将管坯1放到下模2内,然后闭合上模3;将管的两端用水平冲头4和5密封,并使管坯内充满液体;在加压胀形的过程中,两端的冲头同时向内推进补料,这样在内压和轴力的联合作用下使管坯贴靠模具而成形为所需的工件。图2内高压成形原理a)合模充液;b)加压成形Fig12TheprincipleofIHPF管材的内高压成形可以分为有轴向进给和无轴向进给,同时根据成形零件形状又可分为3种工艺类型:直线零件成形(如图2)、带凸台或枝杈零件成形(如图3)、曲线零件成形(如图4)。带凸台或枝杈零件成形时,需要3个水平冲头,其中,管端两个冲头按给定加载路径向内送料,凸台或枝杈上的冲头按与内压一定的匹配关系向后退出,以保证枝管不胀破。图3为直三通管成形示意图。对于轴线为曲线的零件,先在数控弯管机上弯曲到要求的形状(见图4a),再放到模具内加压成形(见图4b)。图3直三通管成形Fig13StraightTshapetube图4曲线零件成形a)弯曲;b)内高压成形Fig14Partwithcurvingaxis2Y型三通管的内高压成形Y型和T型三通管主要应用在汽车发动机排气系统中,传统的制造方法通常是采用冲压焊接工艺,而采用内高压技术成形的三通管能够减少后续加工工序和模具数量而降低成本。目...