液压成型技术

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
管材液压成型
管材液压成型技术是用管材作为原材，通过对管腔内施加液 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 塑性变型，管壁与模具内表面贴合，从而得到所需形状零件 的成型技术。管材液压成型技术主要可以整体成型轴线为二 维或三维曲线的异型截面空心零件，从材料的初始圆截面可 以成型为矩型，梯型，椭圆型或其他异型的封闭界面，如图 所示。
充液拉深成型技术
充液拉深成型技术 (a)充液阶段；(b)施加压力阶段； (c)成型阶段；(d)成型结束。
液体凸模拉深
液体凸模拉深成型是以液体介质代替凸模 传递载荷，液压作为主驱动力使坯（pi）料 变型，坯料逐渐流入凹模，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。这一成型法通过合理控制压边力 可使坯料产生拉-胀成型，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）、 深度较浅的零件成型。
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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。
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。
球型容器无模液压成型
球型容器无模液压成型 (a)下料；(b) 弯卷； (c)组装焊接；(d)液压胀型

壳体液压成型技术特点
优点：（1）不需要模具和压力机。 （2）容易变更壳体壁厚和直径。 （3）产品精度高。 缺点：（1）由于该技术为“先焊接后成型”， 焊接质量决定成型质量。 （2）大型壳体成型过程支撑基础难度 大、费用高。
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
液压成型概述
液压成型技术同冲压，焊接等传统的成型技
术相比，是一门新型的金属成型技术。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 内高压成型技术和板料液压成型技术。1985 年我国科学家王仲仁教授发明了球型容器无 模液压成型技术，提出了壳体液压成型技术。 近几年，依托于计算机控制技术和高压液压 系统的发展，液压成型技术迅速发展。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。
板材液压成型技术特点
1.充液拉深 优点：提高成型极限和减少成型道次。 缺点：（1）由于充液需要时间，生产效率低 （2）设备吨位大 2.液体凸模拉深 优点：可成型深度较大的复杂型面零件 缺点：同上
壳体液压成型
采用一定形状的封闭多面壳体作为预成型 坯（pi）在封闭多面壳体充满液体后，通过 液体介质在封闭多面壳体内加压，在内压作 用下壳体产生塑性变型而逐渐趋向于最终的 壳体形状。最终壳体形状可以是球形，椭圆， 环壳等。 成型工艺：先由平板经过焊接形成封闭多 面壳体，然后在封闭多面体内充满液体介质 （一般为水），并通过一定加压系统施加压 力，在内压作用下壳体产生塑性变型而逐渐 趋向于球壳。
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

板材液压成型
目前应用充液拉深技术制造的零件类型有筒
型件，锥型件，抛物线件，盒型件以及复杂 型面件，设计材料包括碳钢、高强钢、不锈 钢、铝合金等，材料厚度为0.2mm-3.2mm， 板材液压成型与普通拉深相比成型极限和拉 深比大。对于低碳钢筒型件最大拉深比达到 2.6，不锈钢2.7.铝合金2.5，如果采取特殊工 艺还可进一步提高拉深比。如 调压等
液压成型概念
液压成型是指利用液体作为传力介质或模具使工件成 型的一种塑性加工技术，也称液力成型。
分类
按使用的液体介质不同
可将液压成型分为水
压成型和油压成型。 水压成型：使用的介质为纯水或水添加一定 比例的乳化油组成的乳化液 油压成型：油压成型的介质为液压传动油或 机油 按使用坯（pi）料不同，可分为板材液压成 型、壳体液压成型、管材液压成型 。而管材 液压成型使用的压力较高，又称为内高压成 型