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曲面板材部件液压成形技术解读 曲面板材部件液压成形技术解读 PAGE / NUMPAGES 曲面板材部件液压成形技术解读 曲面板材部件液压成形技术 根源： 作者： 公布时间： 2008-12-20 针对传统板材冲压成形中存在的成形极限低、模具型腔复杂，以及部件表面质量差等 弊端，发展了板材液压成形技术。 其基根源理是采纳液体作为传力介质以取代刚性的凸模或 凹模来传达载荷， 使坯料在液体压力作用下贴靠凹模或凸模， 进而实现金属板材部件的成形。 自从该技术推出以来，在航空航天及汽车领域不停获取应用，特别适于构造形状复杂 的部件及冷成形性能差的资料成形， 如铝合金、高强钢、 高温合金以及拼焊板等。 板材液压 成形技术现也日渐成为国内外业界的研究热门， 并产生了可控径向加压充液拉深技术及液体凸模拉深成形新技术。 板材液压成形原理及分类 板材液压成形是利用液体作为传力介质来传达载荷，使板材成形到单侧模具上的一种板材成形方法， 依据液体介质取代凹模或凸模可将之进一步分类为充液拉深成形和液体凸模拉深成形。 前者（图 1）是用液体介质取代凹模传达载荷，液压则作为协助成形的手段，可减小 一般拉深成形中凸、 凹模之间坯料的悬空区， 使该部分坯料紧贴凸模， 部件形状尺寸最后靠凸模来保证。 图 1 充液拉深成形原理 充液拉深成形中的液压作用形成了坯料与凸模之间的摩擦保持成效，提升了凸模圆角 区板料的承载能力，克制坯料减薄和开裂，可有效提升成形极限、减少成形道次。同时，液 体从坯料与凹模上表面间溢出可形成流体润滑， 促使外头板材进入凹模， 缓解了部件表面的 划伤。 这一成形技术因其独到优势在国际上遇到广泛重视，发展出主动背压（预胀）拉深法， 其过程是早先胀形，而后拉深，经过早先胀形达到变形硬化的成效。 液体凸模拉深成形 （图 2）则是以液体介质取代凸模传达载荷， 液压作为主驱动力使坯 料变形， 坯料法兰区渐渐流入凹模， 最后在高压作用下使坯料贴靠凹模型腔， 部件形状尺寸 靠凹模来保证。这一成形法经过合理控制压边力可使坯料产生拉 - 胀成形，应变硬化可提升 曲面薄壳部件的刚性、 压曲抗力和抗冲击能力。 所以，它特别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）、深度较浅的部件成形。 图 2 液体凸模拉深成形技术 板材液压成形的长处及典型部件 与传统板材冲压加工对比，板材液压成形技术拥有以下长处： 成形极限高 因为充液拉深成形中液压的作用，使坯料与凸模牢牢贴合，产生“摩擦保持成效”， 提升了传力区的承载能力。 更加重要的是， 关于汽车制造领域的复杂曲面部件， 反向液压的 作用形成“软拉深筋”，除去悬空区， 坯料与模具之间成立起有利摩擦使得凸模底部圆角处 坯料的径向拉应力减小， 应变轨迹在成形极限图上向左偏移， 可大幅提升成形极限， 而传统 拉深的等双拉应力状态则简单致使拉裂。 尺寸精度高、表面质量好 液体从板材与凹模表面间溢出形成流体润滑，利于板材进入凹模，减少部件表面划伤， 所成形部件表面面得以保持原始板材的表面质量，特别合适镀锌板等带涂层的板材成形。 道次少 可成形复杂薄壳部件，减少中间工序，并可成形具复杂形状的部件，减少退火等耗能 工序。 成本低 复杂部件在一道工序内达成，减少多任务序成形所需的模具，降低生产成本。因为具 有上述特色， 从部件构造看， 合适于成形高径比大或深的筒形件、 盒形件、 复杂曲面部件等； 从资料角度看，合适高强钢、高性能铝合金和低塑性资料的成形。 图 3 为铝合金拋物线形部件的充液拉深成形和一般拉深成形的比较。采纳充液拉深可 一道次实现该部件的成形；一般拉深成形则需六道次，中间过程退火。 杂曲面部件成形中具明显优势，减少成形道次，防止了尖锥底处的破碎。  可见， 充液拉深在复 图 3 充液拉深与一般拉深的道次比较 图 4 是瑞典 AP&T企业充液拉深成形的典型部件。采纳这一成形技术能够将直径 300mm 壁厚 1mm的不锈钢坯料几乎所有拉入直径 100mm的凹模中，进而形成高度超出 200mm的筒形 部件， 并且，这个过程只要一次拉深即可达成， 在传统工艺中常常需要三个道次的拉深过程且每个道次之间需要进行退火办理。 图 4 充液拉深成形的典型部件 采纳液力成形能够战胜铝合金成形性能的限制性，实现高效的部件制造，并利用变形 加强减少成形件的弹复， 保证其尺寸精度。 如某 A1100 铝合金拋物线曲面接收器件， 直径达2.4m，壁厚 4.5mm，采纳液力成形制造，能够经过高压液体介质使板材各部位完整与模具贴 合，成形件对比惯例成形工艺拥有更好的曲率精度和表面质量。又如某型号飞机发动机 A2024 唇口部件，采纳液压成形工艺，经过切边—压边—拉胀复合成形即可达成所有构造尺 寸的精细成形，而若采纳传统冲压工艺