图11-57 空心曲轴及截面变化分析

A）曲轴剖面 B）典型截面

1.空心曲轴内高压成形

空心曲轴零件采用空心结构取代实心结构，在实现减重节能的同时保证了零件的强度和刚度，应用于汽车、小型飞机及无人机发动机。某空心曲轴如图11-57所示，该件包含两个曲拐，曲拐位置上、下半周膨胀量相差较大，A截面上半周的膨胀量超过60％，下半周的膨胀量仅为12％，变形过程为非对称膨胀，变形不均匀性严重，极易发生单侧过度减薄开裂，直接由管材成形出空心曲轴难度较大，需通过预成形来克服零件形状不对称造成的变形不均匀、壁厚控制难等问题。对于该零件，需要通过两次预成形改变危险截面的形式，从而控制管坯在最终内高压成形过程中的变形顺序。

对空心曲轴零件，成形过程中内压和轴向进给量的匹配非常重要。内压上升较快，轴向进给较少，即轴向进给量不足以补偿周向变形量，则曲拐顶部金属补料不及时，导致壁厚过度减薄甚至开裂；如果降低补料压力或增大轴向进给，随着轴向补料的进行，轴向变形来不及转化为周向变形，则材料会在曲拐根部逐渐聚集，形成起皱，皱纹高度较低可以在后期通过高压整形消除，如果不能消除，则会形成死皱。调整内压及轴向进给获得的合格零件如图11-58所示。

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图11-58 空心曲轴合格零件

2.仪表盘支架

图11-59所示为汽车仪表盘支架内高压件，其典型成形过程包括：弯曲、预成形和内高压成形。对于弯曲过程，由于管材壁厚较薄，弯曲半径小，容易发生弯曲内侧起皱及外侧壁厚过度减薄，不利于后续成形，需采用合理的模具参数，主要是芯棒、芯头尺寸，以及采用合适的工艺参数获得合格的弯管件。此外，需进行合适的回弹补偿，包括弯曲角度和弯曲半径的补偿，否则在预成形合模过程中会发生咬边缺陷。预成形是仪表盘支架成形的关键工序，通过预先合理分配材料，保证了内高压成形周向应变的协调性，使变形均匀，由于仪表盘支架零件轴线为空间曲线，沿轴线有矩形、平行四边形、五边形及异型等复杂截面形式，预成形难度较大。液压成形过程中的难点之一是：对于薄壁管，不容易实现其管端的密封，其次，轴向长度较长，达1600MM，成形初期易产生屈曲缺陷。

图11-59 仪表盘支架零件