液压成形
液压成型
图1 空心异形截面零件引言液压成形技术同冲压，焊接等传统的成形技术相比，是一门新型的金属成形技术。
为了解决汽车，航空航天等领域的一些复杂的工艺问题和技术要求，从20世纪50年代起，德、美、日等国科学家在相关领域内先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。
1985年我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。
近几年，依托于计算机控制技术和高压液压系统的发展，液压成形技术迅速发展。
目前，很多复杂结构的零件都可以通过该技术批量地加工生产。
一、液压成形技术的概述1.1 液压成形的定义和分类液压成形也称为液力成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术。
按使用的液体介质不同，液压成形分为水压成型和油压成型；按使用的配料不同，液压成形分为管材液压成形，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，本文中称管材液压成形为内高压成形。
1.2 液压成形的特点现代液压成形技术的主要特点表现在两个方面：①液压成形技术仅需要凸模和凹模中的一个，或者不使用任何模具，这样可以省去一半，甚至不需要花费制造模具的费用和加工时间，而且液体作为凸模可以成形很多刚性凸模无法成形的复杂零件。
②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。
二、内高压成形技术2.1 内高压成形技术的原理及分类内高压成形技术是用管材作为原材，通过对官腔内施加液体压力及在轴向施加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件的成形技术。
内高压成形技术主要可以整体成型轴线为二维或三维曲线的异形截面空心零件，从材料的初始圆截面可以成形为矩形，梯形，椭圆形或其他异形的封闭界面，如图1所示。
日本内高压翻译
介绍为防止全球变暖,减少排放二氧化碳气体的汽车是必要的。
汽车重量对排放二氧化碳影响非常大。
管件液压成形（四氢呋喃）可以制造轻质空心零件复杂截面。
许多汽车公司都采用了液压成形技术是因为它是一种有效的减少汽车的重量的技术。
在本文里，描述了液压成形技术在日本的最近的研究动态和发展，主要的是成形工艺方面。
1管件液压成形的成形技术1.1热膨胀成形铝合金管铝合金配件用于减少汽车重量，但因为铝合金的成形性很难在室温下形成复杂形状零件。
以实际应用为例，在高温地区，伸长率和金属材料的可成形性有了明显改善，但还有许多问题需要解决，如发热时间长，温度控制，氧化，润滑等。
最近，福田，在线等[ 1]报道，从2004年开始他们成功地使铝的分帧与热管胀形复杂截面安装在客车上。
管状零件热膨胀形成的内压和轴向进给是左右成员的前副车架，和前和后方成员的后副车架。
部分远比传统的更复杂的形状是由膨胀成形。
实现了减少零件数量和焊接过程中的长度，以及提高刚性。
也降低了重量和成本. 热胀管零件的截面形状如图1所示[2]。
原管是新开发的铝镁管。
这种管预热迅速，直接由电荷流和加热时间缩短。
然后管在模具内受激烈的轴向进给内部的压力隆起形成。
利用新思路预成形设计的零件的形状，从管两端的轴向进给控制，成形一步分几个阶段开发的产品具有壁厚均匀，精度高特点。
在室温下管最大的扩张速度（变动率周长）是90%复杂的截面形状不可能形成。
模具成型压力为3Mpa，以空气作为压力介质，是在正常室温下需要的成型压力的1%。
而且还能把模具夹紧力增加十分之一，也可以减小成型设备的规模。
这个新开发的管解决了在高温下晶粒粗化和腔核大变形问题。
这个热管膨出可塑性技术工艺的开发获得了日本学会“2006年阿依达奖”。
全文翻译请在百度空间联系。
波纹管液压成形原理及工艺方法
波纹管液压成形的原理是，将高压液体（如水或液压油）注入预制的管坯中，使管坯在模具中膨胀，然后压缩，管材发生塑性变形，最终得到成形的波纹管。
这种成形方式可以确保管壁减薄量适中，因为液压在管壁上的作用是均匀的。
波纹管液压成形的工艺方法可以分为以下步骤：
1. 按照设计尺寸截取管坯，将管坯放置在下半模上，并闭合上、下半模，左右冲头延伸至管坯的两个端口中形成密闭的空腔，同时向管坯内注入液体。
2. 增大管坯内部液体压力，高压液体均匀作用于模腔，左右冲头固定，利用液体压力和模腔的约束形成初波。
3. 在初波成形完成后，施加轴向压力使模具进给，直至贴合，将初波挤进模腔，之后进一步增大管坯内部液体压力，使得管壁与模腔贴合并固定波形。
4. 成形完成后先卸内压力，再卸载轴向推力，分开上下模具，冲头退出，取出波纹管管件。
按照管坯上波纹成形的顺序是否连贯，波纹管液压成形技术可以分为整体式成形和连续式成形。
其中整体成形是管坯在模具中加载一次，就可以成形管件上所有的波纹，而连续成形是指每次成形一个波纹，依次成形管坯上设计的所有波纹。
请注意，具体的工艺参数和操作细节可能会因波纹管的材料、尺寸和设计要求等因素而有所不同。
因此，在实际生产过程中，需要根据具体情况进行调整和优化。
机械产品介绍
近20年来，旋压成形技术突飞猛进，高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用，目前正向着系列化和标准化方向发展。
在许多国家，如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化程度很高的旋压设备，这些旋压设备己基本定型，旋压工艺稳定，产品多种多样，应用范围日益广泛。
了解该产品之前我先来了解一下，液压成形工艺和旋压成形工艺，然后做出一个对比。
一、液压技术液压成形技术就是采用水、油或其它液体介质传递压力,使坯料在液体介质压力作用下紧贴刚性凸模或凹模成形。
与传统板材成形相比,板材液压成形技术的工艺难度大,设备结构复杂。
在国外,液压成形通常有专用的液压成形设备,但其价格昂贵,超过国内很多厂家的购买力。
二、旋压成形工艺介绍旋压是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚挤等工艺特点的少无切削加工的先进工艺，将金属筒坯、平板毛坯或预制坯用尾顶顶在旋压机芯模上，由主轴带动芯棒和坯料旋转，同时旋压轮从毛坯一侧将材料挤压在旋转的芯模上，使材料产生逐点连续的塑性变形，从而获得各种母线形状的空心旋转体零件。
板料旋压成型通用于等断面制件的大批量生产。
由于使用多对辊轮的连续成型，可以滚制出许多壁薄、质轻、刚度大而且断面形状复杂的制件型材。
加上顺序旋压过程中可以与起状、卷筒、等多种工艺装置连动，形成流水作业，故生产效率极高，成本低廉，是现代加工制品中广泛应用和大力推广的特种工艺加工方法。
如自行车钢圈的生产，自来水管的生产，塑料龙骨的生产，波汶板的生产以及国外广为应用的不锈钢窗框的生产基本原理金属旋压技术的基本原理相似于古代的制陶生产技术。
旋压成型的零件一般为回转体筒形件或碟形件，旋压件毛坯通常为厚壁筒形件或圆形板料。
旋压机的原理与结构类似于金属切削车床。
在车床大拖板的位置，设计成带有有轴向运动动力的旋轮架，固定在旋轮架上的旋轮可作径向移动；与主轴同轴联接的是一芯模(轴)，旋压毛坯套在芯模(轴)上；旋轮通过与套在芯模(轴)上的毛坯接触产生的摩擦力反向被动旋转；与此同时，旋轮架在轴向大推力油缸的作用下，作轴向运动。
液压成形工艺
优点：
原始管坯为低碳钢,管坯的外径 为69. 9mm ,厚度为2. 0mm 工艺过程包括弯曲、液力成形、 冲裁和切边等 左右零件同时用液力成形的方法 生产,然后在下道工序中切开
一、基本情况－－成形原理
管件液压成形原理 1 2
合模
充填介质
3
4
液压胀形 轴向进给
脱模
一、基本情况－－工艺流程
光管
分管
弯曲
切割
液压胀型
预成形
一、基本情况－－主要设备
生产线主要设备：
• • • • • • • • •
CNC弯管机 预成形机及模具 润滑系统 液压成形机及模具 零件端面切割、孔加工及检测 清洗和烘干系统 输送单元 主控系统 测量装置
通用汽车的纵梁
原始管件外径为152. 4mm , 壁厚为2. 0mm , 长度为4876. 8mm 过去采用的方法是采用14 个冲压件焊接或铆接在一起而成 的。现采用液力成形件降低了造价,减轻了重量,并且空间结 构尺寸愈加紧凑
资料来源：管件内高压成型及其在汽车工业中的应用现状
二、应用领域
汽车车身框架
二、应用领域
车身 仪表盘支架 散热器支架 座椅架 车顶侧围横梁 车顶纵梁 底盘 发动机支架 梯形臂 副车架 前后桥 转向系 控制臂 转向柱 从动连杆 其它 排气管 凸轮轴 曲轴
二、应用领域
副车架
此件所采用管件外径为69. 9mm ,壁厚为2. 5mm 传统冲压焊接工艺成形需6 个零件,而液压成形 仅需要一个零件,重量节省了34 %
汽车异性管件液压成型技术应用
汽车异性管件液压成型技术应用摘要：当前，社会发展进入新的历史阶段，推动了汽车制造行业的发展。
汽车排气管件是具有一定复杂性的异型管件，利用液压成形技术可以解决制造困难，在汽车制造行业中运用比较广泛。
国外的一些发达国家在生产之中开始运用，但是，国内领域处于发展阶段，所以，相关的技术人员需要深入研究异型管件的液压成形技术，为汽车制造领域提供科学的技术力量支撑。
本文主要就汽车异型管件液压成形技术展开研究。
关键词：汽车；异形管件；液压成形；技术研究工业现代化的不断发展为零部件制造行业提供了新的机遇与挑战，就汽车，发动机制造业来说，运用的零部件在精确度，复杂度和耐用性上有新的技术要求，综合来说逐渐趋于构件轻量化和工艺简单化方向发展。
内高压成形技术是立足于这样的趋势研发的一种空心变截面的轻体构件技术，相比较冲压焊技术来说，可以缩减工序，有效的减少生产成本。
一、异形管件液压成形技术的研究现状针对那些比较复杂的异型管件，以往的成形工艺除了铸造成形之外，主要是利用对两个半壳进行冲压之后阻焊成形，或者利用管坯完成数控弯曲，扩管和缩管的加工之后组焊成形[1]。
运用这种方式制造的零件模具消耗的资金比较多，具有比较长的生产周期，消耗的成本比较高，虽然，内高压成形技术能够s成形为沿构件轴线截面变化的空心复杂性结构件，然而，不能借助单一的调整或者加载路径的方式一次成形，需要利用弯曲工艺，合模压弯工艺和模具实际结构明确最终成形，相关的技术人员需要结合材料，模具，润滑和预成型工艺等因素进行。
异型管件的轴线通常是二维或者三维曲线，截面的形状是比较复杂的空心零件，伴随工业技术的不断发展，对于异型管件成形的要求逐渐提高，主要原因在于[2]：首先，原本的实心异型件需要借助内高压成形工艺进行减重，如汽车发动机曲轴；其次，为了提升构件的总体刚度和可靠性，需要把原来焊接组装的零件整合成一个零件，比如汽车发动机的托架是6个零件，借助内高压工艺零件的数量可以减少到1个，异型管件在其他工业领域中的运用如下：（一）汽车制造业异型内高压零件在汽车中运用比较宽泛，主要有发动机系统零件，有进气支管，排气支管和涡轮增压系统元件等等。
液压成形原理
液压成形原理
嘿，朋友！今天咱就来好好唠唠液压成形原理！
你想想看啊，液压成形就像是一场力量与智慧的舞蹈。
比如说，我们要把一块金属板材变成一个特定形状的部件，这就好像是要给这块金属施魔法一样！液压系统就像一个大力士，它能产生巨大的压力，推动着金属板材按照我们想要的样子变形。
就好比你要做一个超级酷的飞机模型，液压成形就是那个能帮你把一片片零件塑造成完美形状的神奇工具。
你知道吗？在这个过程中，液体就像是一群听话的小士兵，听从液压系统这个指挥官的命令。
当压力施加到液体上时，它们就齐心协力地去推动金属板材。
这多神奇啊！如果没有液压成形，那我们生活中的好多东西都没法制造出来呢！
再比如说汽车的零部件吧，那些复杂的形状，可不就是靠液压成形弄出来的嘛！它可比我们手工敲敲打打厉害多啦！
哎呀呀，我跟你说，液压成形的应用可太广泛了！从航空航天到日常生活用品，到处都有它的身影。
它不就是那个默默奉献，却让我们的生活变得更美好的幕后英雄吗？
我觉得啊，液压成形真的是超级厉害的技术，它让我们能制造出各种各样复杂又精美的东西，丰富了我们的生活！真的值得我们好好去了解和研究它呀！。
液压机的区别
当然，用途也根除用于锻压成形外，也液压机的工作原理。
大、小柱塞的面积分别为S2、S1，柱塞上的作工作介质液压机所用的工作介质的作用不仅是传递压强，而且保证机器工作部件工作灵敏、可靠、寿命长和泄漏少。
液压机对工作介质的基本要求是：①有适宜的流动性和低的可压缩性，以提高传动的效率；②能防锈蚀；③有好的润滑性能；④易于密封；⑤性能稳定，长期工作而不变质。
液压机最初用水作为工作介质，以后改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液，以增加润滑性和减少锈蚀。
19世纪后期出现了以矿物油为工作介质的油压机。
油有良好的润滑性、防腐蚀性和适度的粘性，有利于改善液压机的性能。
20世纪下半叶出现了新型的水基乳化液，其乳化形态是“油包水”，而不是原来的“水包油”。
“油包水”乳化液的外相为油，它的润滑性和防蚀性接近油，且含油量很少，不易燃烧。
但水基乳化液价格较贵，限制了它的推广。
一、驱动系统液压机的驱动系统主要有泵直接驱动和泵-蓄能器驱动两种型式。
泵直接驱动这种驱动按作用力的方向区分，液压机有立式和卧式两种。
多数液压机为立式，挤压用液组成的框架承受。
采用泵-蓄能器驱动的大、中型的自由锻水压机常采用三个工作缸，以得到三级工作力。
工作缸外还设有向上施加力的平衡缸和回程缸。
挤压金属成型、薄板拉伸以及横压、弯压、翻透、校正等工艺。
一、优势与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。
在汽车工业及航空、航天等领域，减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标，也是先进制造技术发展的趋势之一。
液压成形（hydroforming）就是为实现结构轻量化的一种先进制造技术。
液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。
在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。
矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为
精 密 成 形 工 程第16卷 第5期 182JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年5月收稿日期：2024-02-29 Received ：2024-02-29基金项目：国家自然科学基金（52305402）；山西省基础研究计划项目（202103021223070）；海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院开放研发项目（2023HA-TYUTKFYF038）Fund ：National Natural Science Foundation of China (52305402); The Fundamental Research Program of Shanxi Province (202103021223070); Open Research Fund from the Hai'an & Taiyuan University of Technology Advanced Manufacturing and Intelligent Equipment Industrial Research Institute (2023HA-TYUTKFYF038)引文格式：冯浩, 韩聪, 江树勇. 矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为[J]. 精密成形工程, 2024, 16(5): 182-192. FENG Hao, HAN Cong, JIANG Shuyong. Deformation and Wrinkling Behavior in Hydroforming of Square Overlapping Parts[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(5): 182-192. *通信作者（Corresponding author ） 矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为冯浩1a,1b,2，韩聪2*，江树勇1c（1.太原理工大学 a.机械与运载工程学院 b.先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心 c.材料科学与工程学院，太原 030024；2.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001） 摘要：目的 开式筒壳液压成形采用具有搭接结构的开式筒壳作为坯料，具有提高成形能力、改善壁厚分布、降低成形压力等优势。
液压成型技术
板材液压成型
板材液压成型是利用液体作为传力介质来传递载荷， 使板材成型到单侧模具上的一种板材成型方法。 根据液体介质取代凹模或凸模可将之进一步分为： 1.充液拉深（用液体介质代替凹模）。 2.液体凸模拉深（以液体介质作为凸模）。
充液拉深
热态充液拉深，将材料的温热性能与充液拉深的技术 优势结合起来，可使铝合金及镁合金等成型性能差的 轻体材料成型能力得到提高，促进其在航空航天领域 的应用。
液压成型技术的现状
管材液压成型 现代液压成型压力一般达到400MPa，有时可达到 1000MPa。超高压精度达到0.2-0.5MPa，位移精度 达到0.5MPa。，现在已广泛应用到汽车、航空、自 行车、管路等当中，其中汽车应用最为广泛。 包括: 1.底盘类零件：副车架、纵梁、后轴、保险杠 2.车体结构：座椅框、仪表盘支梁、顶梁等 3.发动机和驱动系统：排气管凸轮轴 4.转向和悬挂系统：控制臂、摆臂等
管材成型工艺
它的成型工艺大致可分为三个阶段：第一个
阶段，填充阶段，将管材放在下模内，然后 闭合上模，使管材内充满液体（并排除气 体），将管的两端用水平冲头压封；第二个 阶段，成型阶段对管内液体加压胀型的同时 两端的冲头按照设定加载曲线向内推进补料， 在内压和轴向补料的联合作用下使管材基本 贴近模具；第三个阶段，整型阶段，提高压 力使过度区圆角完全贴靠模具而成型为所需 的工件，这个阶段基本没有补料，从截面看 可以把管材变为矩型、梯型、椭圆型或其他 异型截面。
液压成型技术的发展趋势
随着液压成型技术的成熟和人们都减轻质量，降低成本的需求的提高，该技术 近十年来在各个领域得到广泛应用。 板材液压成型: 1.进一步提高成型极限和零件质量的成型新技术。 2.低塑性材料的拉深成型。 3.大型复杂型面零件成型 4.与普通拉深工艺复合，提高效率 壳体液压成型： 1. 选用轻质传力介质 2. 应用高能束焊接技术和自动化工艺焊接封闭壳体 3. 铝合金等轻质材料球壳液压成型 管材液压成型: 1.超高压成型 2.新成形工艺不断发展 3. 超高强度钢成型 4. 热态内压成型
液压成形技术
屈曲：当管材成形区长度过长，在成形初期还没有在管材 内建立起足够大的内压时，施加了过大的轴向力造成的。
皱纹：当轴向力过大时，工件在成形初期产生皱纹 。 皱纹可以分为二类，一类是后期加压整形无法展平，这类 皱纹称为死皱，它是一种缺陷。 另一类皱纹通过后期加压可 以展平，称为“有益皱纹”。这类皱纹不仅不是缺陷而且还可 作为一种预成形的手段，在成形初期将管材推出皱纹以补充材 料。但前提条件是后续整形压力能将皱纹展开。
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冲压工艺与模具设计助学课件
第8章 特殊成形技术
13
4.内高压成形设备 一条完整的内高压成形生产线主要由切管机、弯管机、预
成型压力机、内高压成形压力机等设备组成。其中最重要的设 备是内高压成形压力机, 它由合模压力机、高压源、水平缸、液 压泵站、水压系统和计算机控制系统等6部分组成, 其组成和工 作原理如图8-13和图8-14所示。
内高压成形工艺作为一种整体成形薄壁结构件的塑性加工方 法，最近几十年在汽车制造业、航空航天业及卫生洁具业中得到 了广泛的应用。
a）轿车副车架（有18个不同的截面形状和尺寸）
b） 排气歧管
图8-10典型汽车内高压成形零件
冲压工艺与模具设计助学课件
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根据受力和变形特点, 零件分为成形区和送料区2个区间。成 形区是管材发生塑性变形直径和形状发生变化的部分，送料区是 在模具内限制管材外径不变, 主要作用是向成形区补充材料。
冲压工艺与模具设计助学课件
第8章 特殊成形技术
10
液压成型机原理、结构与应用
机械具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式：机械的工作压力、
1、用途
四柱液压机属于锻压机械中的一种，要紧作用确实是金属加工行业。产品普遍合用于：轻工、航空、船舶、冶金、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建造及装璜行业，也合用于可塑性材料的压制工艺，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷(热)挤压金属成型、薄板拉伸和横压、弯压、翻透、校正等工艺。四柱液压机具有独立的动力机构和电器系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。
图1液压成型机结构
四柱油压机是一种通过专用液压油做为工作介质，液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。通过液压泵作为动力源，靠泵的作使劲使液压油通过液压管路进入油缸/活
塞，然后油缸/活塞里有几组相互配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。将油压能转化为机械能油压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。油压装置是由油压泵，油压缸，油压控制阀和油压辅助元件机。液压机的规格一样用公称工作力(千牛)或者公称吨位(吨)表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。为减小设备尺寸，大型锻造水压机时常使用较高压强(35兆帕摆布)，有时也采用100兆帕以上的超高压。其他用途的液压机一样采用6~25兆帕的工作压强。油压机的吨位比水压机低。
实验二液压成型机原理、造及操作方式；
2、了解并把握液压成型的大体工艺及要紧工艺参数；
二、实验概述：
本实验中为Y32型三梁四柱液压机，电器采用可编程控制器，液压系统采用先进的插装阀或者滑阀系统控制，实行按钮集中控制的液压机。其压力、速度和行程可依照工艺需要进行调剂，并能完成压制成型和定程成型两种工艺方式。一样四柱液压机可分为:上缸式四柱油压机，下缸式四柱油压。
液压成型技术综述
液压成型技术的发展趋势
随着液压成型技术的成熟和人们都减轻质量，降低成本的需求的提高，该技术 近十年来在各个领域得到广泛应用。 板材液压成型: 1.进一步提高成型极限和零件质量的成型新技术。 2.低塑性材料的拉深成型。 3.大型复杂型面零件成型 4.与普通拉深工艺复合，提高效率 壳体液压成型： 1. 选用轻质传力介质 2. 应用高能束焊接技术和自动化工艺焊接封闭壳体 3. 铝合金等轻质材料球壳液压成型 管材液压成型: 1.超高压成型 2.新成形工艺不断发展 3. 超高强度钢成型 4. 热态内压成型
以变径管为例
（a）
(b)
图3 变径管内高压成型技术工艺过程 (a)填充阶段；(b)成型阶段；(c)整型阶段。 (c)
管材液压成型特点
从工艺技术角度，管材液压成型与冲压焊接工艺相对 比的主要优点有： 1.减轻质量，节约材料。 （ 框、梁类 减轻20%-40%， 空心轴 可以减轻40%-50%） 2.减少零件和模具重量，降低模具费用。 3.可减少后续机械加工和组装焊接量，提高生产效率。 4.提高强度和刚度，尤其是疲劳强度。 5.材料利用率高。 （达到90%-95%） 6.降低生产成本。
管材成型工艺
它的成型工艺大致可分为三个阶段：第一个
阶段，填充阶段，将管材放在下模内，然后 闭合上模，使管材内充满液体（并排除气 体），将管的两端用水平冲头压封；第二个 阶段，成型阶段对管内液体加压胀型的同时 两端的冲头按照设定加载曲线向内推进补料， 在内压和轴向补料的联合作用下使管材基本 贴近模具；第三个阶段，整型阶段，提高压 力使过度区圆角完全贴靠模具而成型为所需 的工件，这个阶段基本没有补料，从截面看 可以把管材变为矩型、梯型、椭圆型或其他 异型截面。
板材液压成型技术特点
液压成形工艺
液压成形工艺液压成形工艺，这可是个相当有趣又实用的玩意儿呢。
你知道汽车的一些零部件是怎么制造出来的吗？就说那汽车的排气管吧。
要是按照传统的制造方法呀，就像你用泥巴捏东西，得一点点拼接、打磨，工序可繁琐了。
可液压成形工艺就不一样啦，它就像是一个神奇的魔法，能让金属乖乖听话。
把一块金属板放在特定的模具里，然后通过液压系统施加压力，嘿，那金属就像被一只无形的大手轻柔地捏成了想要的形状，就这么简单直接。
这可比传统方法快多了，效率提高了可不止一星半点呢。
再说说那些复杂形状的金属制品，比如说一些艺术感十足的金属雕塑。
如果用普通方法制作，就像你要在黑暗里摸着石头过河，得小心翼翼，还不一定能做出理想的形状。
液压成形工艺呢？它就像一个经验老到的雕塑大师，能精准地把金属塑造出各种弯弯绕绕、奇奇怪怪的形状。
你看那些有着优美曲线的金属部件，就好像是在液压这个魔法棒下翩翩起舞的精灵，充满了灵动的美感。
这液压成形工艺在航空航天领域也是大显身手呢。
飞机上的一些结构件要求那可高了，重量要轻，强度还要大。
这时候液压成形工艺就像一个巧妙的设计师，能把金属材料的性能发挥到极致。
它可以在不增加材料重量的前提下，让结构件的强度大大提高。
就好比一个瘦弱的人，经过特殊的训练后，变得既能抗揍又能干活，厉害吧？如果没有液压成形工艺，制造这些高精度、高性能的航空航天部件，那得多费劲啊，简直就是让你用筷子去夹滑溜溜的泥鳅，难上加难。
在日常生活中，我们也能看到液压成形工艺的影子。
像那些精美的金属灯具，它们有着独特的形状，造型独特又不失优雅。
这就是液压成形工艺的功劳呀。
它就像是一个时尚的造型师，把金属变成了一件件艺术品。
你要是去灯具市场看看，那些造型奇特的灯具就像在跟你说：“看，我多亏了液压成形工艺才有这么迷人的模样呢。
”不过呢，这液压成形工艺也不是随随便便就能玩转的。
它就像一个有点小脾气的朋友，需要你精心地去照顾它。
比如说，对液压系统的压力控制得非常精准才行。
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液压成形摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。
液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。
关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形.1概述现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。
对于批量小、尺寸多变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。
这就迫切需要研究一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。
液压成形技术正是在这种背景下提出来的液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。
它能够改善工件内部应力状态，提高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小，具有传统拉深无法比拟的优越性。
液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。
液压成形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。
如果按照加工过程的特点,可以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等2 管材液压成形2.1管材液压成形的历史及原理管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。
由于相关技术的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在工业上并未得到广泛应用。
但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现,管材液压成形开始得到大力发展。
上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛应用。
管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体介质，使其产生高压，同时还在管坯的两端施加轴向推力，进行补料，在两种外力的作用下，管坯材料塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件液压成形原理如图1 所示图1 管件液压成形原理示意图当零件轴线不是直线模腔分模面处截面小于管坯截面时，需进行弯管冲压等预工艺，以便管坯能顺利置入模腔中，如有必要，在液压成形之前还需进行退火处理2.2管材液压成形优点：与传统的冲压焊接工艺相比，管件液压成形工艺具有以下优点:(1 ) 减轻零件质量，节约材料; (2 ) 提高零件的强度和刚度，特别是疲劳强度; ( 3) 减少零件数量节约模具成本；(4) 零件整体成形，可减少后续机械加工和组装焊接量，简化生产流程，提高生产效率; (5) 提高加工精度，减少装配误差积累，可提高产品质量; (6)降低生产成本; (7) 结构形状设计更趋灵活优化。
由于以上的诸多优点，德国在20世纪90年代率先在汽车工业中实现了生产应用。
之后，管件液压成形技术在欧洲其它国家、北美、日本和韩国等国迅速得到广泛关注和推广。
采用液压成形工艺制造的汽车零件主要有排气系统异型管件、车身框架结构件驱动轴以及安全构件等(约占汽车总重量10～15％)。
如排气岐管、排气管、车顶横梁、仪表盘支架、散热器支架、副车架、车顶纵梁、车身纵梁、座椅架、发动机支架、车门柱、车门槛、侧框、地板横梁、后延纵臂、车桥、转向柱以及保险杠等。
如图1-2是典型的管件液压成形汽车结构类零件典型液压成形汽车零件2.3.管件液压成形设备国际上能够提供液压成形成套技术与设备的制造商多数集中在欧洲，其中，以德国舒勒公司、SPS公司和瑞典AP&T公司为主要代表。
管件液压成形设备目前主要着大合模力、大吨位、超高压、确控制的方向发展。
德国舒勒公司(SchulerAG)开展内高压成形技术的研发始于1994年，目前是全球范围内高压成形成套技术与设备最主要的供应商之一。
1998年，舒勒公司开发成功了世界上最大吨位的管件液压成形液压机，合模力100MN，可以生产长6m的零件。
德国SPS公司(Siempelkamp Pressen Systeme GmbH&Co.)研究液压成形工艺及设备始于1965年，至今已向用户提供了50多台管件液压成形液压机，但近60％是最近6年内交货投产的。
1994年，SPS公司制造的世界上第一条全自动液压成形专用生产线在德国宝马公司工厂投入使用，该生产线主要由2台16MN 内高压成形液压机组成，用于生产轿车后桥上的四种空心铝合金零件，日产量达4500件。
瑞典AP&T公司从事液力成形的研究已有30多年的历史，在注意到液压成形技术广阔的市场前景之后，AP&T司组建AP&T Schafer Technol GmbH公司。
2000年底，AP&T司建成了一台100MN内高压成液压机，用于前期工艺开发和试研究。
2001年底，AP&T公司为国KWS公司制造了一台80MN高压成形液压机，标志着该公司进入本领域国际顶尖设备与工艺应商的行列。
双滑块结构管件液压成形机3液压胀球液压胀球技术为哈尔滨工业大学王仲仁教授首创, 此技术产生于上世纪80年代, 曾先后获得省科技进步一等奖及国家发明奖, 同时在第18届北美加工研究会上, 液压胀球被列为五项新成果之首。
相对于传统的球形容器加工工艺, 此技术具有缩短生产周期, 降低生产成本, 提高成形质量等优点, 且利用此技术不需要大型压力机和模具。
因此, 此技术已逐渐成为制造球形容器的主流技术。
3. 1液压胀球的基本原理其基本原理是用单曲率壳体或板料, 经过焊接后组装成一个封闭的多面壳体或单曲率壳体, 在壳体中充入传压介质, 使之发生塑性变形并逐步胀形成为球形容器。
理论依据: 一是力学上的趋球原理, 即曲率半径不同的壳体在趋球弯矩的作用下将逐渐趋于一致; 二是金属材料存在塑性变形的自动调节能力, 当某一区域的变形过为集中, 则该区域将发生变形强化, 塑性变形将转移至它处。
3. 2液压胀球的关键问题液压胀球成形时有两个关键点: 一是传压介质的加载, 二是焊接的质量。
传压介质的加载包括液压泵的流量、加载速度以及保压时间。
一般来说, 在成形初期可使用大流量和大的加载速度, 但在成形末期, 必须降低流量和加载速度。
同时在成形过程中, 当压力达到适当的值时, 还须保持一段时间, 以利于球壳成形。
焊接质量也决定着成形的成功与否。
焊接质量不好, 会造成成形过程中焊接处开裂。
因此在成形前需对焊接处进行表面探伤, 一旦发现焊接处有裂纹, 需及时修补3. 3液压胀球的应用球形容器与其它容器相比, 有占地面积小, 承载能力大, 制造相同容积的容器所需材料少等优点。
因此石化工业、冶金业以及建筑行业都大量采用球形容器。
这就使得液压胀球技术有着广泛的应用前景。
从技术产生到现在已有日本、新加坡、瑞典等国家购买此技术,国内的不少企业订购此技术生产的球形容器。
安装于贵州省都匀火车站的我国第一只直径8m的钢制球形水塔便是采用液压胀球加工而成。
位于奥林匹克中心直径为4m的艺术网球也采用此技术加工而成。
3. 4液压胀球的新进展现在液压胀球也逐渐用于非球形容器和多层球形容器的成形。
哈尔滨工业大学已经对此作过多方面的理论分析和实验研究, 积累了不少经验, 目前, 已成功加工出花瓶形容器和双层球罐。
4 板材液压成形板材液压成形则是从管件液压成形推广而来。
美国、德国和日本相继于上世纪五、六十年代开发出了橡皮囊板材液压成形技术。
但由于橡皮囊易损坏,且成形时尚需很高压力以消除法兰部位的起皱,在实际生产中并没有得到广泛应用。
后来日本学者对此进行了改进, 去除了橡皮囊, 开发出对向液压拉深技术。
—意力转向了板材液压成形技术板材液压成形具有传统板材成形方式无法比拟的优越性,它不仅可以成形形状复杂的零件,而且成品零件精度高、表面光洁,加工成本可大幅度降低。
4. 1板材液压成形的原理在板材液压成形中,应用最为广泛,技术也最为成熟的是对向液压拉深技术。
图5是其成形过程示意图。
首先将板料放置于凹模上,压边圈压紧板料,使凹模型腔形成密封状态。
当凸模下行进人型腔时,型腔内的液体由于受到压缩而产生高压,最终使毛坯紧紧贴向凸模而成形。
当然,如成形初期对液体压力要求较高,可在成形一开始使用液压泵实行强制增压,使液体压力达到一定值,以满足成形要求4. 2板材液压成形的关键问题在板材的液压成形过程中, 最为关键的问题是压边力和液体压力的控制。
若压边力过小, 零件的法兰边易起皱, 而且成形所需的液体压力难以形成; 反之, 由于压边力过大, 造成材料难以流动, 导致拉裂。
对于液体压力, 若其值过小, 则凸模和板料之间的摩擦力也会很小, 造成凸模和板料之间的相对滑动, 致使板料在成形过程中变薄, 与传统的拉深相差无几; 若其值过大,成形过程中板料又极有可能胀破。
压边力和液体压力之间也有相互联系。
压边力的大小影响着液体压力的大小, 如果压边力控制得当, 在成形过程中, 液体可通过零件法兰处溢出, 溢出的液体能有效地润滑凹模上表面, 降低板料边缘的阻力, 使得零件更易成形。
因此,对压边力和液体压力的控制就决定了零件成形的成功与否。
同管材液压成形一样, 压边力和液体压力的匹配以及加载路径需要从实验中得出, 通过计算机进行精确控制, 方能取得最佳效果。
4. 3板材液压成形的应用现在板材液压成形主要应用于汽车覆盖件生产。
世界众多著名汽车制造商都在采用此技术, 丰田公司所使用的板材液压成形机的成形力达40000kN, 能成形平面尺寸为1300mm×950mm, 重达7kg [ 7]。
同时, 板材液压成形也用于航天、航空制品的生产, 如通信用的雷达罩也逐渐采用液压成形加工。
4. 4板材液压成形的新进展现在板材液压成形的进展主要体现在以下几个方面, 一是对现有工艺的引申和扩展。
例如周向液压拉深技术以及板材成对液压成形技术等。
周向液压拉深技术是在对向拉深的基础上将液体介质引导至板材外周边, 从而对板材产生径向推力, 使板材更易向凹模内流动, 同时在板材上下两面实现双面润滑, 减小了板材流动阻力, 进一步提高成形极限。
周向液压拉深的拉深比可达到3. 3, 高于一般的液压拉深所能达到的拉深比。
板材成对液压成形工艺适用于箱体零件的成形。
成形前需先将板材充液预成形, 切边后再将周边焊接, 然后在两板中间充入高压液体使其贴模成形。
中间过程采用焊接, 可使两块板材准确定位, 保证了零件精度。
同时焊接后再充液成形, 能消除焊接引起的变形。
图6则是板材成对液压成形的示意图。
板料成对液压成形另一方面则是技术的改进。
由于压边力在成形中起着重要的作用, 对于不规则的零件, 在成形时法兰处材料的流动情况是不一样的, 为了控制法兰不同区域材料的流动, 有关专家研制出了多点压边系统。