金属材料塑性精确成形工艺及理论

（3）可变轮廓模具成形
在可调节模腔形状的模具上成形钢板
（3）可变轮廓模具成形
在可调节模腔形状的模具上压制铝合金球瓣
（4）粘性介质压力成形(VPF)
粘性介质压力成形(Viscous Pressure Forming)是近10年在 美国刚开始出现的成形方法，顾名思 义，成形时传力介质既不是液体，也 不是固体，而是一种粘性介质，它适 用于难成形材料的成形。
冷镦成形的微零件
（2）内高压成形
内高压成形是近10多年来迅速发展 起来的一种成形方法，它是结构轻量 化的一种成形方法。
液体以往多是用于设备的传动，如液 压机用油或水传动，成形还是靠刚性 模具进行。近年来由于液体压力提高 到400MPa，甚至1000MPa，液体已 经可以直接对工件进行成形。
将管坯1放在下模2上，用上模3夹 紧，左冲头4与右冲头5同时进给，在 进给的同时，由冲头内孔向管坯中注 入高压液体，从内部将管材胀形直至 与模腔贴合。
(3)计算机辅助技术(CAD CAE CAM)在塑性成形领域的 应用不断深入，使制件质量提高，制造周期下降；
(4)新的成形方法不断出现并得到成功应用，如超塑性成形、 爆炸成形等。
3.1.4 金属塑性成形方法的最新进展
（１）微成形 （２）内高压成形 （３）可变轮廓模具成形 （４）粘性介质压力成形(VPF)
（2）内高压成形
不锈钢接头
铝合金变径管件
复杂空心变截面构件
（2）内高压成形
内高压成形的汽车发动机支架 用内高压成形法生产的Volvo车用铝合金下梁
（3）可变轮廓模具成形
对于小批量多品种板料件成形，例如舰艇侧面 的弧形 板、航空风洞收缩体板、飞机的蒙皮都是 三维曲面，但批量很小甚至是单件生产，由于工件 尺寸大，这样模具成本很高，何况即使模具加工完 成，也有一个需要修模与调节的过程，因此用可变 轮廓模具成形一直是塑性加工界及模具界 的研究方 向之一。
3.1.2 金属塑性加工方法的分类
（１）体积成形
体积成形所用的坯料一般为棒材或扁坯。当体积 成形时，坯料经受很大的塑性变形，使坯料的形 状或横截面以及表面积与体积之出发生显著的变 化。由于体积成形过程中工件上绝大部分经受较 大的塑性变形．因而成形后基本上不发生弹性恢 复现象。
属于体积成形的典型塑性加工方法有挤压、锻造、 轧制、和拉拔等。
3.1.3 金属塑性成形方法的现状
纵观20世纪，塑性成形技术取得了长足的进展。主 要体现在:
(1)塑性成形的基础理论已基本形成，包括位错理论、 Tresca、Mises屈服准则、滑移线理论、主应力法、上 限元法以及大变形弹塑性和刚塑性有限元理论等；
(2)以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，为 人们认识金属塑性成形过程的本质规律提供了新途径，为 实现塑性成形领域的虚拟制造提供了强有力的技术支持；
（4）粘性介质压力成形(VPF)原理
VPF工作原理 1.介质注入缸 2.上模 3.板坯 4.粘性介质
5.下模 6.介质流出缸 7.压边缸
成形前先将板料两侧充填粘性介质，然后注入缸向型腔注 入介质，下模膛中的介质向右下方流出，这时可以实现背压外 流使板料两侧都有压应力，避免开裂。此时左下方的油缸仍注 入介质，目的是使板料尽可能流向右下方的深膛，减少该处的 高度，最后两个溢流缸都向外排介质，直至贴模为止。
金属材料塑性精确成形工艺及理论
3.1 金属塑性成形种类与概述
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5
金属塑性成形在国民经济中的地位 金属塑性成形方法的分类 金属塑性成形方法的现状 金属塑性成形方法的最新进展 金属塑性成形方法的发展方向
3.1.1金属塑性成形在国民经济中的地位
金属塑性加工是金属加工方法之一。它是利用金属的 塑性，通过外力使金属发生塑性变形，成为具有所要求的形 状、尺寸和性能的制品的加工方法。因此，这种加工方法也 称为金属压力加工或金属塑性加工。
（4）粘性介质压力成形(VPF)
内壁板
（4）粘性介质压力成形(VPF)
铝合金件的主要尺寸及试样
3.1.5 金属塑性成形方法的发展方向
数字化塑性成形技术体系和关键技术
数字化塑性成形技术是一项在塑性成形 全过程(塑性成形产品设计、分析和制 造过程)中融合数字化技术，且以系统 工程为理论基础的技术体系，实现优 质、高效、低耗、清洁的生产。
金属塑性加工方法的分类
体积成形 典型的体积成形塑性加工方法有挤压、锻造、 轧制、和拉拔等。
金属塑性加工方法的分类
（２）板料成形 板料成形所用坯料是各种板材或用板材预先加工 成的中间坯科。在板料成形过程中，板坯的形状 发生显著变化，但其横截面形状基本上不变。当 板料成形时，弹性变形在总变形中所占比例是比 较大的，因此，成形后会发生弹性回复或回弹现 象。
（１） 微成形
产品的最小化的要求不仅 是来自用户希望随身用的多功 能电子器件小型化，而且还来 自技术的需要，例如医疗器械、 传感器及电子器械的发展需要 制造出微小的零件。目前对微 零件的需求越来越多。由于塑 性加工的方法最适于大批量低 成本的生产微零件，所以近来 得到很大发展。所谓微零件通 常的界定是至少有某一方向的 尺寸小于100μm。
由于金属塑性加工是通过塑性变形得到要求制件的， 因而是一种少(无)切屑加工方法。 金属塑性加工时，一个 零件一般是在设备的一个行程或几个行程内完成的，因而生 产率很高。 对于一定重量的零件，从力学性能、冶金质量和 使用可靠性看，一般说来，金属塑性加工比铸造或机械加工 方法优越。由于上述情况，金用塑性加工在汽车、拖拉机、 宇航、船舶、兵工、电器和日用品等工业部门获得广泛应用。 仅就航空工业而百，机身各分离面间的对接接头、机翼大梁， 发动机的压气机盘和涡轮盘、整流罩和火焰筒等重要零件或 其毛坯都是用金属塑性加工方法制成的。
从本质上讲，任何一个曲面都可以写成z=布在(x，y)平面内的小冲头组成，是 将整体模离散化。至于冲头的调节可以是手拧螺旋， 也可以是靠伺服电机驱动螺旋机构完成。
（3）可变轮廓模具成形
多点模具
（3）可变轮廓模具成形
可调节型腔