板材充液拉深液压成形的工艺过程、基本原理及新发展技术

行业动态 ????|???? 2019-12-30
摘要:板材充液拉深成形的基本原理是采用液体作为传力介质传递载荷,使板材在传力介质的压力作用下贴靠凸模以实现金属零件的成形。本文兴迪源机械带来板材充液拉深液压成形的工艺过程、基本原理及新发展技术。

  板材充液拉深成形的基本原理是采用液体作为传力介质传递载荷,使板材在传力介质的压力作用下贴靠凸模以实现金属零件的成形。本文兴迪源机械带来板材充液拉深液压成形的工艺过程、基本原理及新发展技术。
 
  一、板材充液拉深成形工艺过程
 
  板材充液拉深成形工艺过程可分为四个阶段,如图8-1所示。首先开动液压泵将液体介质充满充液室至回模表面,在四模表面上放好坯料(图8-1(a),施加压边力FQ(图8-1(b);然后凸模开始压入凹模,通过自然增压或者液压系统使充液室的液体介质建立起压力,将板材紧紧压贴在凸模上(图8-1(c),同时流体沿法兰下表面向外流出,形成流体润滑,直至成形结束(图8-1(d)。
 
 
  图8-1充液拉深成形过程
 
  (a)充液阶段;(b)施加压边力;(e)成形阶段;(d)成形结束。
 
  二、板材充液拉深成形的基本原理
 
  板材充液拉深成形的基本原理是采用液体作为传力介质传递载荷,使板材在传力介质的压力作用下贴靠凸模以实现金属零件的成形。充液拉深过程中能产生流体润滑和有益摩擦效果,如图8-2所示,液室压力使板材与凸模之间产生有位摩擦力F,液室压力越大,摩擦力越大。
 
  在液室压方达到某一临界值时,液体的压力作用使坯料法兰部分脱离凹模圆角,消除坏料与模圆角之间的摩擦,在没有密封的情况下(图8-2(a)),充液室内液体介质强行从法“与四模之间流出,在整个法兰区形成流体润滑,从面有效降低法“与四模间的摩擦缺点是无法精确控制液室压力。
 
  如果采用密封(图8-2(b),液体介质无法从法兰下流出,不能形成流体润滑,但此时却可以用溢流阀调节液室压力。完全靠凸模进入凹模的自然增压方式往往使初期液压不足,不能抵消凸模圆角处坯料的拉应力面发生破裂,此时可采用强制增压,即在施加压边力之后,启动液压泵向充液室内注入液体介质增压,然后再使凸模进入凹模,实现充液拉深。
 
 
  图8-2充液拉深的流体润滑与有益摩擦
 
  (a)无密封情况;(b)有密封情况。
 
  三、充液拉深基本工艺的新发展技术
 
  在充液拉深基本工艺的基础上,还发展了径向加压充液拉深、径向加压充液反拉深、变薄充液拉深、差温充液拉深等新技术。
 
  1)径向加压充液拉深方法:
 
  径向加压充液拉深方法,是以充液拉深工艺为基础,设置额外的通液孔,使充液室的液体压力作用于坏料外缘,径向压力能够改善变形区受力情况,降低传力区的载荷,从面增大允许的变形程度。另外,前述的充液拉深基本工艺中,液体仅从法兰下方一侧流出,法兰上表面没有形成理想的润滑,而径向加压充液拉深使双面都有很好的润滑状态,这也是促使变形程度提高的一个重要因素。
 
  2)径向加压充液反拉深:
 
  径向加压充液反拉深,是径向加压充液拉深向反拉深的延伸与扩展。模具上多开几个侧孔,增加一处密封,把液室压力引到拉深件外周。该工艺的优点是能够通过反拉深进一步提高总体变形程度,减少总拉深道次;缺点是模具结构复杂。该方法适合于超深筒形件、尖锥形复杂件的成形。
 
  3)变薄充液拉深:
 
  变薄充液拉深,是把充液介质有效地应用于变薄拉深。按充液方式不同可分为反向变薄充液拉深、正向变薄充液拉深及双向变薄充液拉深。三种方式均可有效地提高变薄拉深的极限变形程度,其中尤以正向及双向更佳。另外,变薄充液拉深对于传统变薄拉深中常出现的模具热粘着现象有显著的抑制效果,尤其适合不锈钢的变薄拉深,提高表面质量。
 
  4)差温充液拉深:
 
  差温充液拉深,是首先将压边圈压靠在充满液体介质的凹模上,对凹模及压边圈进行加热,加热到一定温度后抬起压边圈、放入坯料,合模保温到设定温度后,凸模下行进行拉深,同时凸模内通过循环水冷却降低凸模温度。该工艺的优点是通过差温拉深使法兰变形区材料变形抗力降低的内在因素与充液拉深流体润滑、有益摩擦的外在因素相结合,进一步提高凸模圆角处环料的相对承载能力,从而提高成形极限。由于受液体介质耐热温度的限制,适合在不高的温度(300℃以下)条件下成形铝合金、镁合金及不锈钢等材料。上要缺点是工艺复杂、效率低,模具成本高。
 
  【兴迪源机械板材充液液压成形设备优势
 
  兴迪源机械板材充液成形设备采用液体作为传力介质代替刚性凸模或凹模传递载荷,使坯料在传力介质作用下贴靠凸模或凹模以实现金属板材零件的成形。设备整体采用三梁四柱式结构,并将压边缸和拉伸缸复合在一起,主缸与副液压缸相互配合,实现难变形材料、复杂形状、较大拉深比的钣金类零件的精确、高效成形。
板材充液成形液压机设备
 
  XD-SHF系列板材充液成形设备是我司自主创新、研制开发出的具有独立常识产权的液态介质柔性成形设备,用于钣金类零件的高精度成形,在国内具有先进水平。板材充液成形设备所加工的零件具有回弹小、尺寸精度高、表面质量好等优势,广泛适用于航空航天、石油、核电、汽车、大型柴油发动机等领域。比如飞机上口框零件的预制坯,台阶型非对称油底壳拉深,盒形件的带背压拉深以及汽车减震器托盘等成形。

部分文段和图片摘自:
 
《现代液压成形技术》
 
编辑:苑世剑
 
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