● 摘要
变截面管材零件的优点在于异形截面的中空结构带来的轻量化的同时具备高强度以及较高的结构刚度，因此在汽车、航空航天等领域内得到了广泛的应用。近年来随着充液成形技术的不断完善和成熟，这种成形工艺正在逐步取代传统的机械冲压制造方法。但是由于充液成形技术在国内的应用普遍率不大，企业对这种新型工艺缺少信心，并且国内对充液成形技术的研究还不够深入从而导致了管材充液成形技术在国内的缓慢发展。本课题基于某车型纵臂半独立悬挂扭力梁零件对变截面管材充液成形过程中存在的基本问题进行了研究分析。
通过对管坯材料的成形性能试验获取材料的基本参数，选取合适的材料硬化模型和屈服准则建立了用于有限元数值模拟的材料模型。并通过管材自由充液胀形试验和与之相对应的数值模拟对比分析验证了材料模型的可靠性，为后续变截面管材充液成形有限元仿真的材料模型选取提供了基础。
确定了变截面管材零件用于充液成形时工艺型面的补充原则以及原始管坯规格的选取原则。并针对变截面汽车扭力梁充液成形过程易出现平破裂和起皱缺陷，通过有限元分析和实验研究，分析了预成形模具形状和充液成形时加载路径对扭力梁充液成形质量、尺寸精度影响。研究结果表明：当预成形模具导向角度过小时，管坯被机械挤压内凹变形时，圆角部位容易起皱；导向角度过大时，管坯材料流向凹模困难，减薄严重；当轴向补料时液室压力较大，材料容易堆积在零件补料段造成起皱严重。
最后通过扭力梁所属半独立悬架构件的台架试验发现管材充液成形工艺可以显著提高零件的疲劳寿命。