液压成形


液压成形

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液压成形【液压成形】液压成形(hydroforming)是指利用液体或模具使工件成形的一种塑形加工技术,也称液力成形 。仅需要凹模或凸模,液体介质相应地作为凸模或凹模,省去一般模具费用和加工时间,而且液体作为凸模可以成形很多刚性模具无法成形的複杂零件 。
基本介绍中文名:液压成形
外文名:hydroforming
别称:液力成形
属性:塑性加工技术
分类:内高压、板料液压和壳体液压成形
套用领域:飞机、汽车和拖拉机等工业
液压成形简介液压成形是指用液体的压力代替刚性的凸模或凹模对板料进行冲压加工的方法 。它可进行冲压的工序很多,如弯曲、拉深、平板毛坯的胀形、空间毛坯形状的胀形等 。它可成形各种複杂製件,如波纹管 。并具有得到製件表面质量好、减少工序、简化模具和不需特殊的冲压设备等优点 。由于液体直接作用于製件,密封比较困难,操作工艺较一般用钢模及橡皮模複杂得多,因此,在大量生产中使用还不十分广泛 。分类按使用的液体介质不同,可将液压成形分为水压成形和油压成形 。水压成形使用的介质为纯水或由水添加一定比例乳化油组成的乳化液;油压成形使用的介质为液压传动油或机油 。按使用的坯料不同,液压成形可以分为三种类型:管材液压成形、板料液压成形和壳体液压成形 。板料和壳体液压成形使用的成形压力较低,而管材液压成形使用的压力较高,又称为内高压成形,又称管材液压成形 。板料液压成形使用的介质多为液压油,最大成形压力一般不超过100MPa 。壳体液压成形使用的介质为纯水,最大成形压力一般不超过50MPa 。内高压成形使用的介质多为乳化液,工业生产中使用的最大成形压力一般不超过400MPa 。从20世纪80年代中期发展起来的现代液压成形技术的主要特点表现在两个方面:一是仅需要凹模或凸模,液体介质相应地作为凸模或凹模,省去一半模具费用和加工时间,而且液体作为凸模可以成形很多刚性凸模无法成形的複杂零件 。而壳体液压成形不使用任何模具,因此又称为无模液压成形 。二是液体作为传力介质具有实时可控性,通过液压闭环伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力,确保工艺参数在设定的数值内,并且随时间可变可调,大大提高了工艺柔性 。除了这些特点外,内高压成形、板料液压成形和壳体液压成形三种不同液压成形技术又具有各自的特点,下面分别进行介绍 。内高压成形内高压成形技术主要的特点是可以整体成形轴线为二维或三维曲线的异型截面空心零件,从管材的初始圆截面可以成形为矩形、梯形、椭圆形或其他异型的封闭截面,如图所示 。传统製造工艺一般为先冲压成形两个或两个以上半片再焊接成整体,为了减少焊接变形,一般採用点焊,因此得到的不是封闭的截面 。此外,冲压件的截面形状相对比较简单,很难满足结构设计的需要 。
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空心异型截面零件内高压成形是适应汽车和飞机等运输工具结构轻量化发展起来的先进制造技术 。结构轻量化有两条主要途径:一是材料途径,採用铝合金、镁合金、钛合金和複合材料等轻质材料;二是结构途径,採用空心变截面、变厚度薄壁壳体、整体等结构 。根据统计,对于一定的减重目标,在航天航空领域,採用轻质材料减重的贡献大约为2/3,结构减重的贡献大约为1/3;而在汽车行业,与之相反,主要採用结构减重的途径 。当材料一定时,减重的主要方法是设计合理的轻体结构 。对于承受弯扭载荷为主的结构,採用空心变截面构件,既可以减轻质量又可以充分利用材料的强度 。板料液压成形板料液压成形是一种先进的金属成形加工工艺,这种工艺具有模具成本低、模具製造周期短、成形极限高、成形质量高等特点,是板料柔性成形的主要工艺技术之一 。适用于航空航天领域中变形程度高、需要多道次拉深才能完成的零件,比如整流罩等带有複杂型面的筒形件、锥形件等;同时也适用于汽车领域带有複杂型面、局部需要凹模与凸模压靠才能成形的零件,如汽车灯反光罩等;常规成形不容易调试模具以及易产生起皱、破裂缺陷的零件,如翼子板等 。此外,液压成形还适用于加工许多厨房用品,如不鏽钢餐具、容器、手盆等较深的零件产品 。该工艺技术主要採用信息技术支持工具,用柔性模具代替传统的刚性凸模或凹模,如图所示 。