管材内高压成形零件的开孔、接口与连接工序

成品图上的普通孔或孔口首先是一项开口几何，需要定义位置、形状、尺寸和孔边要求。管路接口除开口外，还可能承担流体通过和密封功能；其他连接部位还可能承担定位、连接或载荷传递功能，并涉及翻边、凸台、衬套、螺母、接头、密封面和相邻装配空间。

工艺评审应先确认最终零件需要什么特征、依据哪个基准验收、哪一面承担密封或连接、孔边允许怎样的局部变化，以及供货时是否已包含接头或装配件。最终要求明确后，再判断该特征适合在模内形成、出模后加工，还是由后续连接工序完成。

常规管材内高压成形依靠管内介质建立压力，管坯、端部密封和模具共同维持压力边界。如果管坯在成形前已经存在孔口，介质可能从开口泄出，局部密封和受力状态也会改变。

端部切边、密封接触区和轴向进给/支撑区还会互相占用空间，应结合管端密封、进给段与切边余量设计核对，不能只从成品边线倒推管坯端部。

模内液压冲孔（hydropiercing）是指主体成形完成后，在零件仍位于模具内、尚未完全卸压和出模时，利用内压支撑与专用冲头形成孔口。它属于同一模具和成形循环中的后段工序，不等同于零件出模后的普通二次加工。

Asnafi 等人在规定的 AA6063-T4 管材、尺寸和压力条件下研究了向内、折入和向外等液压冲孔方式，并比较孔边变形和废料处理。研究说明冲孔方向、压力支撑和废料去向会改变结果，但论文中的压力、孔径、孔边判据或所谓最佳方向不能套用于其他零件。

Liu 等人在其试验条件下说明材料性质和内压会影响孔边塌陷、撕裂和断口表现；Wu 等人还表明，前序成形留下的局部壁厚状态会影响冲孔分析。由此能得出的结论是孔边质量受材料、前序变形和冲孔条件共同影响，而不是“材料强度越高，孔就一定越好”。

液压翻边成孔（hydro-burring）不是普通开孔的同义词。它利用压力和专用模具在孔周形成翻边，使开口成为具有高度、方向和局部成形要求的接口。翻边区域的材料流动、局部减薄、开裂风险和最终配合，都要与简单通孔分开评价。

Mizumura、Sato 和 Kuriyama在专用试样和模具中组合了模内液压冲孔、液压翻边成孔和螺母嵌入。该研究说明接口形成可能同时涉及开孔、翻边、嵌件保持和连接性能；其结果只适用于论文规定的试样、模具和加载条件。

• 翻边孔应定义最终方向、高度、开口尺寸、圆角及相邻壁厚要求；
• 嵌件应定义位置、方向、配合、保持方式和载荷要求；
• 形成接口的工序不能只按孔径验收；
• 孔口、翻边、嵌件、连接和后续总成应分别确认；

把孔或切边安排在成形后，可以避免该特征在主体成形中继续变形，但零件出模后需要重新定位和夹持。工艺评审应检查加工区域是否可达、选用哪个基准、零件刚度能否支持夹持，以及加工后的边缘、热影响、碎屑和清洁怎样验收。

水艺源可为具体项目约定的轮廓、孔位或切边提供激光切割配套。询价时需明确加工特征、夹具和基准方案、孔边要求、清洁要求以及供货时零件完成到哪一道工序。

成形后激光开孔或切边是一种可选安排，不是模内液压冲孔的通用替代方案。其他切削或机械加工工序如需纳入方案，应另行定义特征、基准、孔边、清洁和验收要求。

孔加工完成不等于接口已经完成。若管路接口还需要接头、衬套、螺母、支架或密封件，图纸应继续定义这些零件相对于成形件的基准、方向、配合面、装配空间和载荷要求，并明确由哪一道工序完成。

ISO 1101:2017和ISO 5459:2024可用于表达几何要求和基准体系；ISO 2553:2019和ISO 5817:2023只能在各自适用范围内支持焊接接头图示和焊接缺欠质量等级。这些标准不能替代具体连接工艺和验收程序。

焊接、钎焊、压装和螺纹连接等路线各有材料、几何、清洁和验证条件。水艺源可在具体接口和责任范围明确后，将装配或其他增值支持纳入项目报价。

成形件尺寸合格、孔边合格、连接件合格和总成功能合格是四类不同结论。成形压力不能证明管路接口耐压或无泄漏，孔外观正常不能证明连接强度，接头尺寸合格也不能代替总成功能确认。

Sun 等人在指定 DP600 方管和方孔试样中观察到孔角与边中部的断裂时序不同。该研究能说明一个孔形的不同位置可能表现不同，不能提供其他材料或孔形的通用孔边限值。

试模、首件、批次和量产阶段的总体验收安排，应在管材内高压成形件的检验与验收方案中统一制定。本页只列清孔口、切边和连接接口各自需要控制的特征。

图纸和询价资料应先描述成品孔口、切边和连接接口，再说明是否已经指定制造路线。建议提供：

• 成品孔口、管路接口、切边和连接部位的形状、尺寸、位置与方向；
• 各特征采用的基准、公差和允许的测量状态；
• 密封面、翻边、凸缘、接头、嵌件或相邻装配空间；
• 孔边、切边、局部壁厚、碎屑和清洁要求；
• 哪些特征必须在模内形成，哪些允许成形后加工；
• 后续接头、连接件和装配由哪一方提供或完成；
• 试模、首件和批次阶段需要提交的孔口及接口记录；
• 产品功能要求、验证责任和适用客户规范；
• 允许的偏差、返工及重新确认要求；
• 报价中需要单列的模具、切割、装配和验证范围。

可通过管材内高压成形服务页面提交最终孔口、接口、基准和供货要求，由商业团队评估内高压成形范围，以及按项目约定的激光切割或装配与增值支持是否纳入报价。

常见问题

参考文献

1. Asnafi, N., Lassl, G., Olsson, B., and Nilsson, T.《Theoretical and Experimental Analysis of Hydropiercing》，SAE Technical Paper 2003-01-2884（2003）。
2. Liu, G., Lin, J.-F., Wang, G., Su, H.-B., Chen, X.-P., and Jiang, H.-M.《Influence of tube properties on quality of hydropiercing》，Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21，Supplement 2，s456–s460（2011）。
3. Wu, Z. G., Li, S. H., Zhang, W. G., and Wang, W. R.《Ductile fracture simulation of hydropiercing process based on various criteria in 3D modeling》，Materials & Design 31(8)，3661–3671（2010）。
4. Sun, L., Wang, X., Wang, Q., Fan, Z., Ling, C., Liu, X., and Chu, G.《Experimental and Numerical Investigation on the Square Hole Hydro-Piercing Process》，Metals 13(6)，1107（2023）。
5. Shiomi, M., Ueda, Y., and Osakada, K.《Piercing of Steel Sheet by Using Hydrostatic Pressure》，CIRP Annals 55(1)，255–258（2006）。
6. Mizumura, M., Sato, K., and Kuriyama, Y.《Development of Nut-Inlaying Technique in Hydroformed Component by Hydro-Burring》，Materials Transactions 53(5)，801–806（2012）。
7. ISO 1101:2017，Geometrical product specifications (GPS)—Geometrical tolerancing—Tolerances of form, orientation, location and run-out。
8. ISO 5459:2024，Geometrical product specifications (GPS)—Geometrical tolerancing—Datums and datum systems。
9. ISO 2553:2019，Welding and allied processes—Symbolic representation on drawings—Welded joints。
10. ISO 5817:2023，Welding—Fusion-welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys—Quality levels for imperfections。