曾得志的塑性加工论文——气压成形

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1、本科生课程论文(2014-2015学年第二学期)气压成形技术介绍与探索曾得志提交日期：2015.4.29学生签名：曾得志学号201430113180学院机械与汽车工程学院课程编号课程名称塑性加工及模具计算机技术学位类别学士任课教师夏琴香教授教师评语：成绩评定：分任课教师签名：年月日说明气压成形技术介绍与探索曾得志摘要：加工成形工艺可以追溯到远古人类生活时期，从简单的借助石头刻削发展到现在的各种加工技术。近现代随着工业革命的进行，出现了利用机器的大规模生产加工，促生了各种成形工艺。传统的成形工艺主要是冲压

2、成形，但是新型的成形工艺应需要而生，包括液压成形、电磁成形、爆炸成形、气压成形等等。气压指的是作用在单位面积上的气体，微观上来说，气压实质是大量分子频繁地碰撞容器壁（假设对象是容器里的气体）而产生的压力。不连续的分子碰撞在宏观上体现出了连续的、均匀的压力。利用我们周围随处可见的气体的这一性质，我们便可以实现让工件板料变形的目的，这就是气压成形的产生。本文对气压成形技术原理、分类、应用进行介绍归纳，重点对它在超塑性领域的应用进行分析，并从当前生产需求的角度对该技术进行一些探索，提出一些关于气压的设想与见解

3、。关键词：气压成形；超塑性；加工作为利用材料塑性由外力作用变形的传统加工技术，塑性加工历史悠久，种类繁多。随着人类社会的不断发展和生活水平的不断提升，人类对各类产品的需求剧增，并且要求更为苛刻精细。因而，在生产中扮演重要角色的塑性加工便不断发展丰富，衍生出许多新的技术，而气压成形技术就是其中之一。气压成形是利用气体压力使工件变形的一种塑形加工工艺，也称压缩空气成型。它是依靠空气压缩机产生的气压将塑料板(片)材加压、拉伸，使其紧贴在模具表面，定型后成为制品。1气压成形的基本原理与分类气压成形技术利用某些材

4、料在特定条件下的高塑性和低流动应力(变形抗力)的特性，这样就可以利用气体的压力使板材按模具形状成形（当然也有无模的成形）。它是聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龙与聚缩醛等热塑性树脂的主要成形方法，不过一般只运用在瓶状物体的生产。它被更为广泛地运用在了金属塑形加工，特别是超塑性成形，起到了不可替代的作用。气压成形是一种典型的超塑成形工艺,其原理是利用超塑性材料变形抗力小的特点,在气体压力作用下使工件发生超塑性变形。气压成形一般分为两个阶段:(1)自由胀形阶段，此时材料受气体压力作用，其变形不受模具约

5、束；(2)贴模和充填细角阶段，此时部分材料与模具接触，由于摩擦力及模具边界约束作用，触模部分一般可继续变形但变形受到限制，当摩擦系数较大时，变形缓慢，几乎不动。未触模部分继续自由变形,充填模具的细角部，如圆角、沟槽等[1]。按照温度的标准划分，气压成形有常温成形和高温成形两种形式。常温气压成形通过气体压力,使板材与模具型面严密贴合实现制件的快速成形。由于高强度材料在常温下存在变形抗力大、塑性差等特点,常温成形工艺所需的气体压力高,且成形精度难以控制,使该类工艺主要在简单外形的零件中应用。高温气压成形工艺

6、通过热活化成形过程,使材料的流动应力降低,可在气体压力下成形,是目前高强度材料复杂外形零件成形的主要方法[2]。近来国外又提出两种新型气压成形工艺——热态金属气压成形（HMGF）和快速塑性成形（QPF）。HMGF主要用于生产管状结构件，HMGF是在传统的超塑性成形和热胀成形的基础上发展起来的金属高温成形技术,其最初是针对液压成形工艺效率低、成本高等缺点,提出的低成本制造工艺[3]。QPF则是针对板料的高温气压成形。QPF工艺起源于航空航天工业的铝合金SPF工艺,是针对复杂外形的铝合金(AA5083)汽车

7、覆盖件的成形提出的大批量制造工艺[4]。根据模具的不同，气压成形可以被分为单阳模成形、单阴模成形、对模成形、无模成形。单阳模成形只需要一个阳模。成形过程大概是这样：先预热板材，然后放置在图1的1位置，即在模具上方，然后通过9注入气体，利用气压使板材发生膨胀到高度比模具高，然后再通过10与8将模具往6位置顶，最后等板材冷却便可以形成模具的形状了。该成形的优点就是能够增加制品的壁厚均匀程度。图1单阳模成形图2单阴模成形单阴模成形需要一个凹模，凹模底部有一个通孔，如图2所示。用带孔的夹框与凹模将板材夹紧，通过

8、夹框的孔通入气体，利用压力使板材发生形变，直至与凹模贴紧，而本来在凹模里的气体则通过其下方的孔排出。最后，等板材冷却成形后，就通过凹模的孔通入气体使板材从模具上脱落下来得到初产品。对模成形需要的是相互配合的两个模，如图3的2、6所示。整个成形过程应该是这样的：将预处理的板材固定好，然后合拢对模。通过气孔通入气体，控制气体的速率等因素便可以得到相应的形状，同使气孔也有排气的作用。对模成形常用于在制件底部压出各种所需的图案。图3对模成形1图4对