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內(nèi)高壓成形技術(shù)是什么?內(nèi)高壓成型模具的概念及原理
內(nèi)高壓成形技術(shù)是什么?內(nèi)高壓成型模具的概念及原理
內(nèi)高壓成形技術(shù)
內(nèi)高壓成形也叫液壓成形或液力成形,是一種利用液體作為成形介質(zhì),通過控制內(nèi)壓力和材料流動(dòng)來達(dá)到成形中空零件目的的材料成形工藝。
內(nèi)高壓成形工藝與設(shè)備,目前主要由歐洲與日本的一些大型設(shè)備廠商設(shè)計(jì)和制造,如舒勒、SPS、APT及川崎油工、Opton等,而國內(nèi)正處于起步階段,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國一重、齊齊哈爾二機(jī)床及合肥鍛壓等已開始了內(nèi)高壓成形設(shè)備與工藝的研究和設(shè)計(jì)。為滿足工藝的特殊要求,內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線通常需進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)開發(fā),其發(fā)展趨勢是大型化、自動(dòng)化、柔性化和智能化,超高壓裝置和伺服控制系統(tǒng)將成為設(shè)備開發(fā)的核心技術(shù)與攻關(guān)難點(diǎn)。
內(nèi)高壓成形是一種制造空心整體構(gòu)件的先進(jìn)制造技術(shù),是一種以管材為坯料,以油液為傳壓介質(zhì),在管材內(nèi)部施加超高壓的同時(shí),對管坯的兩端施加軸向推力進(jìn)行補(bǔ)料。
因兩種外力的合力作用,管坯產(chǎn)生塑性變形,最終與模腔內(nèi)壁貼合,使管坯成為具有三維形狀零件的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)。按管坯成形特點(diǎn),零件分為成形區(qū)和送料區(qū)。成形區(qū)是管坯發(fā)生塑性變形直徑變化的部分;送料區(qū)是向成形區(qū)補(bǔ)料的部分。
內(nèi)高壓成形時(shí)管端密封是由沖頭和模具擠壓形成剛性密封,因此該處模具容易磨損,通常在模具密封段采用耐磨鑲塊,來提高模具壽命。在零件成形后,依靠模具內(nèi)的輔助液壓缸完成開槽、沖孔等后續(xù)工序。然后油液卸壓,軸向沖頭回程,液壓機(jī)滑塊上行,即可取出零件。
內(nèi)高壓成形技術(shù)原理
內(nèi)高壓成形的原理是通過內(nèi)部加壓和軸向加力補(bǔ)料把管坯壓入到模具型腔使其成形為所需要的工件。對于軸線為曲線的零件,需要把管坯預(yù)彎成接近零件形狀,然后加壓成形。
內(nèi)高壓成形技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
內(nèi)高壓成形的構(gòu)件質(zhì)量輕,產(chǎn)品質(zhì)量好,并且產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活,工藝過程簡捷,同時(shí)又具有近凈成形與綠色制造等特點(diǎn),因此在汽車輕量化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。通過有效的截面設(shè)計(jì)與壁厚設(shè)計(jì),許多汽車零部件都能用標(biāo)準(zhǔn)管材,通過內(nèi)高壓成形制成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單一整體構(gòu)件。這顯然在產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)工藝簡捷性等方面比傳統(tǒng)的沖壓焊接方式優(yōu)越得多。大多數(shù)液壓成形工序只需一個(gè)與零件形狀一致的凸模(或液壓成形沖頭),液壓成形機(jī)上的橡膠隔膜起到通常凹模的作用,因而模具成本比傳統(tǒng)模具少約50%。與傳統(tǒng)的需多道工序的沖壓成形相比,液壓成形只需一步就可成形相同零件。
與沖壓焊接件相比,管材液壓成形的優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)約材料,減輕重量,一般結(jié)構(gòu)件可減重20%~30%,軸類零件可減重30%~50%:如轎車副車架,一般沖壓件重為12kg,內(nèi)高壓成形件為7~9kg,減重34%,散熱器支架,一般沖壓件重16.5kg,內(nèi)高壓成形件為11.5kg,減重24%;可減少后續(xù)的機(jī)加工量和組焊工作量;提高構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度,由于焊點(diǎn)減少而提高疲勞強(qiáng)度。與沖焊件相比,材料利用率為95%~98%;降低生產(chǎn)成本和模具費(fèi)用30%。
內(nèi)高壓成形工藝過程主要分為三個(gè)階段
(1).初始充填階段 將管坯放入模腔并合模,兩端的軸向沖頭水平推進(jìn),形成密封。通過預(yù)充液體將管內(nèi)空氣排出。
(2).成形階段 在管坯加壓脹形的同時(shí),沖頭按設(shè)定的加載曲線向內(nèi)推進(jìn)補(bǔ)料,在內(nèi)壓和軸向補(bǔ)料的聯(lián)合作用下使管坯基本貼靠模具。此階段除過渡R角外的大部分區(qū)域已經(jīng)成形。
(3).整形階段 提高內(nèi)壓使過渡R角完全貼合模腔,工件完成成形。
內(nèi)高壓成形的主要技術(shù)參數(shù)有初始屈服壓力、開裂壓力、成形壓力、軸向進(jìn)給力、合模力和補(bǔ)料量。
(1).初始屈服壓力 管坯產(chǎn)生塑性變形所需的壓力。
(2).開裂壓力 管坯發(fā)生開裂時(shí)的壓力。
(3).整形壓力 在后期整形階段,為保證零件完全成形所需要的壓力。
(4).軸向進(jìn)給力 軸向推進(jìn)缸選型的依據(jù),具體由保證管坯塑性變形的力、沖頭高壓反力和摩擦力等三部分決定。
(5).合模力 在成形過程中使模具閉合所需要的力,是液壓機(jī)選型的主要依據(jù)。
(6).補(bǔ)料量 確定水平缸行程的重要參數(shù)。由于加載路徑與摩擦力的影響,補(bǔ)料量無法完全送到成形區(qū),成形區(qū)壁厚要減薄,實(shí)際補(bǔ)料量通常為理想補(bǔ)料量的60%~80%。
相對于傳統(tǒng)的薄板沖壓與焊接工藝,內(nèi)高壓成形以管材為加工對象,具有以下特點(diǎn):
1).內(nèi)高壓成形工藝可減少開發(fā)與制造成本,降低車身重量,提高材料利用率。內(nèi)高壓成形件通常只需一副模具,而薄板沖壓往往需要三道及以上的工序,工裝開發(fā)及后續(xù)的制造成本將會(huì)大大提高。工序減少了,其工藝廢料也會(huì)相應(yīng)減少。在滿足零件使用要求的情況下,內(nèi)高壓成形的空心零件較沖壓焊接組合件可實(shí)現(xiàn)減重20%~30%,材料利用率提高30%~50%。
2).內(nèi)高壓成形工藝可提高零件加工精度與車身安全性能。針對形狀復(fù)雜的零件,內(nèi)高壓成形可實(shí)現(xiàn)一次成形,避免了零件在多序加工過程中產(chǎn)生的累積誤差,從而提高零件精度。內(nèi)高壓成形屬于冷加工工藝,通過變形過程中的加工硬化可大大提高零件強(qiáng)度,且原始管坯的整體性較好,其整體剛度也能得到保證,因此應(yīng)用于汽車車身的承載結(jié)構(gòu)件中可提升車身的安全性能。
3).由于內(nèi)高壓成形所需壓力較高,所以合模壓力機(jī)所需噸位也較大,通常在3500t以上,其高壓生成源及電氣控制系統(tǒng)相對復(fù)雜,設(shè)備制造成本也高。另外,因零件成形質(zhì)量和壁厚分布與加載路徑密切相關(guān),其研發(fā)與試制費(fèi)用較高。這些因素在一定程度上限制了內(nèi)高壓成形工藝的發(fā)展與普及。
內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線
基于內(nèi)高壓成形工藝過程,內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線主要可分為四大模塊:合模壓力機(jī)、成形模具、高壓生成系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)。
近幾年來,由于管類零件內(nèi)高壓成形技術(shù)具備的工藝和成本優(yōu)勢,在汽車工業(yè)中得到了迅速推廣。為了進(jìn)一步推動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì),將會(huì)在車身上開發(fā)更多的空心部件。
內(nèi)高壓成型也叫液壓成型或液力成型,是一種利用液體作為成型介質(zhì),通過控制內(nèi)壓力和材料流動(dòng)來達(dá)到成型中空零件目的的材料成型工藝。內(nèi)高壓成型的原理是通過內(nèi)部加壓和軸向加力補(bǔ)料把管坯壓入到模具型腔使其成型為所需要的工件。對于軸線為曲線的零件,需要把管坯預(yù)彎成接近零件型狀,然后加壓成型。
內(nèi)高壓成型的構(gòu)件質(zhì)量輕,產(chǎn)品質(zhì)量好,并且產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活,工藝過程簡捷,同時(shí)又具有近凈成型與綠色制造等特點(diǎn),因此在汽車輕量化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。通過有效的截面設(shè)計(jì)與壁厚設(shè)計(jì),許多汽車零部件都能用標(biāo)準(zhǔn)管材,通過內(nèi)高壓成型制成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單一整體構(gòu)件。這顯然在產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)工藝簡捷性等方面比傳統(tǒng)的沖壓焊接方式優(yōu)越得多。大多數(shù)液壓成型工序只需一個(gè)與零件型狀一致的凸模(或液壓成型沖頭).,液壓成型機(jī)上的橡膠隔膜起到通常凹模的作用,因而模具成本比傳統(tǒng)模具少約50%。與傳統(tǒng)的需多道工序的沖壓成型相比,液壓成型只需一步就可成型相同零件。
與沖壓焊接件相比,管材液壓成型的優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)約材料,減輕重量,一般結(jié)構(gòu)件可減重20%~30%,軸類零件可減重30%~50%:如轎車副車架,一般沖壓件重為12kg,內(nèi)高壓成型件為7~9kg,減重34%,散熱器支架,一般沖壓件重16.5kg,內(nèi)高壓成型件為11.5kg,減重24%;可減少后續(xù)的機(jī)加工量和組焊工作量;提高構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度,由于焊點(diǎn)減少而提高疲勞強(qiáng)度。與沖焊件相比,材料利用率為95%~98%;降低生產(chǎn)成本和模具費(fèi)用30%。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于模具的知識技巧了,學(xué)習(xí)以上的內(nèi)高壓成形技術(shù)是什么?內(nèi)高壓成型模具的概念及原理知識,對于模具的幫助都是非常大的,這也是新手學(xué)習(xí)模具專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù),我們會(huì)有專業(yè)的人士來為您解答。
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