液壓成形是塑性領域的一項成形新技術,按使用坯件的不同又分為三種:管材液壓成形(內高壓成形)、板材液壓成型、殼體液壓成型。 內高壓成型如何實現輕量化 結構輕量化有兩個主要途徑,一是材料途徑,采用鎂合金、鋁合金、鈦合金及復合材料等輕質材料;二是結構途徑,采用空心變截面、薄壁整體結構。根據統計,對于一定目標采用輕質材料減重的貢獻大概三分之二,結構減重的貢獻大概三分之一。
· 汽車行業目前主要采用材料結構減重的途徑,當材料一定時,減重的主要方法是設計合理的輕質結構。 · 對于承受彎扭載荷為主的結構,采用空心變截面構件,既可以減輕質量又可以充分利用材料的強度。 · 內高壓成形是利用液力作為傳力介質,使管件成為需要的工件形狀,并提高材料整體剛度、疲勞強度及零件成形精度的工藝手段。 內高壓成型技術原理及特點 下方的四張圖分別是內高壓成形工序的過程。
從左圖開始:合模——充液(排出管內的空氣)——增壓、管件兩端在補料沖頭的推動下向變形區送料,零件開始變形,變形后期零件大部分區域開始貼膜; 緊接著進入整形階段,使零件局部圓角整體貼膜,完成零件最終成型!中間的曲線圖是上述的成形過程的加載路徑、分別是,合模力、管端補料量、內壓三個參數的控制曲線,通過對這三個參數的精確控制來有效實現零件的成形。
傳統沖壓工藝和內高壓成形工藝的區別 傳統沖壓工藝:材料利用率低、成形精度差導致總成裝配誤差難以控制、不易成形形狀復雜的零件!為了提高構件的強度、剛度等機械性能需通過焊接或其它方式來實現一體化,造成零件重量上升! 內高壓成形工藝優勢: 空心代替實心、變截面代替等截面、整體代替分塊。
如圖所示,是某車型的后副車架橫梁,這個橫梁的設計是按照內高壓成形設計的零件基本結構,為了更容易比較,我們用兩種成形方法的差別來衡量最終的結果。 如果采用沖壓成形工藝來制作橫梁,則需要將該橫梁做成上下兩半然后采用焊接來完成該零件!這樣會出現工藝路線長、材料利用率低、沖壓后還會出現較大的回彈,影響焊接效果和零件最終成型精度!橫梁表面還有2條焊縫,影響其它底盤零件的搭接效果從而會對整車的模態造成影響。采用內高壓成形工藝,則可以直接采用管材整體成形,工藝路線短、材料利用率高、成形精度高。同時減少總成焊接工作量。
這個圖片是個典型的液壓成形結構件,整個斷面為變截面,零件上共有七個不同的截面來實現對該零件的力學性能的要求,是采用傳統工藝很難實現的結構。
內高壓成形有下料、彎管、預成型、液壓成型、切割等五道主要工序組成。 根據零件結構要素和精度的不同,工序會有增減。 下料,采用切管機按工藝要求切去要求的長度,同時在管端去除毛刺,避免影響后工序密封。 采用3軸數控預成型機,預成型是內高壓成型工序中比較關鍵的工序,它的作用是提前對胚件材料進行材料分配和阻尼設置,使內高壓成形工序順利得到滿足液壓成形工序需要的胚件。 采用多軸控制的內高壓成形設備,是內高壓成型工序中核心的成形工序,經過該工序后零件在外形上完全達到零件的精度要求,前面第八頁介紹的就是該工序的整個成形過程。 常用的設備有:3D激光切割、機械切割機、壓力機等!視零件的外形和精度來確定具體工藝設備。 |
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