现代液压成形
根据液体介质取代凹模或凸模可将之进一 步分类为充液拉深成形和液体凸模拉深成 形。
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充液拉深成形
用液体介质代替凹模传递 载荷,液压则作为辅助成 形的手段,可减小普通拉 深成形中凸、凹模之间坯 料的悬空区,使该部分坯 料紧贴凸模,零件形状尺 寸最终靠凸模来保证。
充液拉深成形中的液压作 用形成了坯料与凸模之间 的摩擦保持效果,提高了 凸模圆角区板料的承载能 力,抑制坯料减薄和开裂, 可有效提高成形极限、减 少成形道次。同时,液体 从坯料与凹模上表面间溢 出可形成流体润滑,促进 外围板材进入凹模,缓解
现代液压成形技术
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目录
一、概述
1.液压成形技术分类和特点 2.现状与发展趋势
二、内高压成形(管材)
1.工艺与应用范围 2.主要工艺参数 3.缺陷、管材 4.内高压成形设备与模具
三、板材充液拉深
工艺、特点和适用范围
四、封闭壳体无模液压
工艺、特点和应用范围
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1.液压成形技术分类和特点
种类:由内向外冲孔、由外向内冲孔。
管端切割:使用激光切割机。
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内高压成形设备与模具
内高压设备组成 合模压力机、高压源、水平缸、液压泵站、
水压系统、计算机控制系统。
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板材液压成形
采用液体作为传力介质以代替刚性的凸模 或凹模来传递载荷,使坯料在液体压力作 用下贴靠凹模或凸模,从而实现金属板材 零件的成形。
板料液压:筒形、锥形、盒形及复杂形状均可;材料涉及 碳钢、高强钢和铝合金等;材料厚度为0.2~3.2mm;拉深 比可达2.6。我国哈工大已能设计生产拉深力达4000kN, 成形液压达100MPa的双动液压拉深机,造价成本远低于 国外产品。但在超高压、计算机精确控制领域仍有较大差 距。发展趋势为大型复杂型面成形、低塑材料拉深等方向。
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液压成形特点
减轻质量,减少零件和模具数量,减少后续机械加工和组装 的焊接量,提高强度与刚度,降低成本。
图为采用液压成形技术制造的欧宝发动机托架零件与传统冲压件的比较, 其零件重量降低了30%,模具费用降低了60%,零件的生产成本降低了20%。
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2.现状与发展趋势
内高压成形:成形压力度可达0.2~0.5MPa,位移精度达0.05mm;零 件形状复杂精度高。发展趋势为超高压、超高强度钢成形, 热态内压成形等。
因成形极限高、效率低,一般用于生产批 量不大的板材成形。
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二、内高压成形工艺
按工艺过程的不同,我们将内高压成型件 分为3类:变径管、弯曲轴线异型截面管、多 通管。
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变径管液压成形
应用范围:汽车进、排气系统,飞机管路 系统、火箭系统等使用的异型和复杂截面 管件。发动机曲轴。
变径管又分对称和非对称两种。适用管件 直径25mm~200mm,壁厚1~8mm。汽车 和飞机变径管一般为1~3mm。
液压成形(Hydroforming):
指利用液体作传力介质或模具使工件塑性成形的方法。
按液体介质分:水压成形(纯水或乳化液)、油压成形。 按坯料分:管材液压(Tube Hydroforming)、板材液压
(Sheet Hydroforming)、壳体液压(Shell Hydroforming)
板材和壳体液压成形压力较小,管材液压成形压力大,故又 称内高压成形。
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板材充液拉深
成形极限高、 尺寸精度高、 表面品质好、 道次少 、 成 本低 。
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可控径向加压充液拉深
在现有充液拉深技术的基 础上,辅以独立于液室压 力pc的可控径向液压力pr, 来推动法兰区材料的流动, 配合凸模的拉深进行成形。 由于径向液压独立控制, 可根据变形材料、零件形 状和成形极限,通过增大 径向液压来辅助零件的拉 深成形,同时利用有益摩 擦和流体润滑,避免大高 径比、曲面零件成形初期 因液室压力过大而导致的 悬空区破裂,从而进一步 提高零件的成形极限。
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变径管液压成形主要参数
初始屈服压力、开裂压力、整形压力、轴 向进给力、合模力、轴向起皱临界力、补 料量等都有相应的理论或经验公式。
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内高压成形用管材
使用于内高压成形的材料:低碳钢和低合 金钢高强钢(抗压级别为300~450MPa )、 不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金和镍基 合金。内高压成形强度将达500~600MPa。
了零件表面的划伤。
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液体凸模拉深成形
以液体介质代替凸模传递载 荷,液压作为主驱动力使坯 料变形,坯料法兰区逐渐流 入凹模,最终在高压作用下 使坯料贴靠凹模型腔,零件 形状尺寸靠凹模来保证。这 一成形法通过合理控制压边 力可使坯料产生拉-胀成形, 应变硬化可提高曲面薄壳零 件的刚性、压曲抗力和抗冲 击能力。因此,它非常适于 铝合金和高强钢等轻合金板 料形状复杂(特别是局部带 有小圆角)、深度较浅的零 件成形 。
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可控径向加压充液拉深成形件
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充液拉深主要工艺参数
临界充液室压力(使坯料脱离凹模圆角的 最小充液室压力);
拉深力; 压边力。
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充液拉深适用范围
筒形、锥形、抛物线形、盒形等超过普通 拉深成形极限的板材零件,用于航天领域 满足动力学性能的整流罩、头罩,及汽车 发动机盖等覆盖件。
适合材料有低碳钢、深冲钢、不锈钢,低 塑性高强钢,铝合金等。板材厚3mm一下。
解决:均可通过改变 加载曲线解决。
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弯曲轴线内高压成形
弯曲:保证管材轴线与产品保持一致,为 预成型和内高压成型做好准备,数控弯管 机,先进绕弯工艺,要注意控制壁厚变化。
预成型:通过预成型使截面变化较大部位 得到充分补料。
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多通管内高压成形后续工序
液压冲孔:在液体压力的支撑作用下,利 用冲头将管材分离的一种冲孔方法。一般 采用冲孔弯曲。
对管材要求:要满足结构力学性能,成形 性能(高塑性),和直径、壁厚精度,清 洁度要求。
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变径管内高压成形缺陷
屈曲:成形初期没有建 立足够的内压,施加了 过大的轴向力造成。
起皱:成形中后期,内 压足够的情况下也可造 成起皱。
开裂:轴向压力及补料 量不足的情况下,在内 压连续作用下管材过渡 膨胀超过其极限膨胀率 而导致。