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1、第9卷第4期塑性工程学报Vol.9,No.42002年12月JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGDec.,2002板液压成形及无模充液拉深技术145朗利辉JoachimDanckertKarlBrianNielsen(DepartmentofProduction,AalborgUniversity,Aalborg,DK9220,Denmark)2(中国科学院金属研究所,沈阳110016)张士宏3(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)康达昌摘要:板液压成形技术是液压
2、成形技术中重要的一类,广泛地应用于宇航、汽车等工业领域。近年来由于新材料和复杂几何形状零件的不断出现,更加突出此种技术的关键性。本文就板液压成形技术原理、数值模拟技术和分类进行了研究,探讨了此种技术将来的发展,介绍了基于板液压成形技术的无模充液拉深技术,利用实验和数值模拟技术对此技术进行了分析,验证了此项技术的可行性,并取得了较好的结果。关键词:液压成形;板成形;无模充液拉深;数值模拟从板料法兰与凹模之间溢出,减少有害的摩擦阻力,1引言形成溢流润滑效果!。正是有了以上两种效果,从而使板成形极限得到极大的提高,成形零件的精度
3、利用液体作为成形介质应用在塑性加工中的方高,表面质量好。这两种效果是所有板液压成形技[1,2]法在国内外得到了广泛的研究和应用。根据成术的一种共性。形对象的不同,液压成形技术可以分为壳液压成形、管液压成形和板液压成形等三类。近期,由于汽车3板液压成形技术特点和航空工业的发展,大量冷成形性能差的新材料和结构复杂的零件得到了越来越多的应用,这为板液由于上述两大效果,有效地预防了板坯在拉深压成形技术的发展提供了契机。成形过程中常出现的断裂和起皱等缺陷,使得板液压成形技术具有以下的优点:2板液压成形技术原理1)提高板的成形极限,减
4、少成形道次,精简了工装和模具,降低了费用。[4]板液压成形技术可以分为很多种,图1显示2)成形零件的表面质量好,尺寸精度高,成形了传统拉深技术(CDD)与板液压成形技术中的一零件的回弹量小,这对一些高硬化指数的材料,如不锈钢成形非常重要。相应地,模具寿命有所提高。3)模具结构简单,可应用于多品种少批量的生产,符合现代柔性加工的特点。4)可用来加工复杂的零件。根据理论计算,板材拉深成形的极限拉深比约为2715,而实际生产过程中,由于摩擦力等因素的影响,实际拉深比极限一般为2左右。由于板液图1传统拉深技术与充液拉深技术Fig
5、1CDDandHDD压成形具有以上种种优点,所以很容易达到或超过此极限。种充液拉深技术(HDD)之间的比较。充液拉5)与传统拉深技术相比,由于凹模中存在液深是利用在凹模中充以液体,凸模下行时压迫该液体,所以凸模受的反作用力较大,需要大吨位的板体产生压力将板坯紧紧地贴在凸模上,形成有利于成形设备。成形的摩擦保持效果!;同时由于压力,液体可以6)由于成形时需要液体,所以必须考虑相应的密封装置,这也限制了这项技术的进一步推广应用。收稿日期:2002072930塑性工程学报第9卷板液压成形可以分为液体静态成形(Hydros
6、tatic4板液压成形分类deepdrawing)和液体动态成形(Hydrodynamicdeepdrawing)。图2显示了板液压成形技术的整体结构。近年来,板液压成形技术发展迅速,新的方法对于液体静态成形,部分液体除了从调节压力的溢不断出现(如hydromec,aquadraw,sheetmetal流阀中溢出外,没有其它泄漏。而对于液体动态成formingwithhydrauliccounterpressure,fluid形,在板成形过程中,部分液体将从板与模具之间forming,hydrorim,hydraulicc
7、ounterpressure的缝隙中流出,呈现出动态的特性。forming等)。但根据液体在板成形时的特征不同,图2板液压成形的分类Fig2Classificationofsheethydroforming[6,7]Yossifon和Tirosh采用不同的材料,对此项5基本板液压成形技术的发展技术进行了研究,认为液室中的液体压力很重要,并从理论上得到了板的最佳成形工艺范围。51橡皮囊成形技术[8]近年来,德国Vollertsen教授开始对板与橡皮(Rubberdiaphragmhydroformprocess)膜
8、之间的摩擦力进行了系统研究,并取得了较好的此种方法最早出现于1955年,日本于1957年结果。在分析了单橡皮膜的缺点后,又提出了一种研制出了实验型样机。此种方法的原理如图3所示,多橡皮膜成形方法,这样可以比较容易地解决密封在充当凹模的液室中充以液体,在板与液体之间有问题;
