特种塑性成形 教学课件 作者 李云江 第8章.ppt

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1、第8章8.1　多点成形8.1.1　基本原理8.1.2　技术特点8.1.3　分类8.1.4　应用范围8.2　薄板零件橡胶模成形8.2.1　聚氨酯橡胶的性能及其选用8.2.2　聚氨酯橡胶冲裁模具及工艺8.2.3　聚氨酯橡胶弯曲模具及工艺8.2.4　聚氨酯橡胶拉深模具及工艺8.2.5　聚氨酯橡胶模的典型结构8.1　多点成形多点成形的研究起源于日本。20世纪70年代日本造船协会西冈等人试制了多点压力机，进行船体外板自动成形的研究，但因关键技术未能解决好，多点压力机的制造费用太高，未能实用化。日本三菱重工业株式会社的熊本等人也研制了多点成形设备，由于其整体设计不周，该压

2、力机只适用于变形量很小的船体外板的弯曲加工。另外，东京大学的野本及东京工业大学的井关等人也进行了多点压力机及成形实验方面的研究工作，但未取得重大进展。从20世纪80年代以来，美国麻省理工学院D.E.Hardt的研究室对多点模具成形进行了十多年的研究。麻省理工学院与美国航空航天技术研究部门合作，投入1400多万美元的巨额经费开发出多点张力拉深成形机。8.1.1　基本原理图8-1　多点成形工作原理8.1.2　技术特点1)实现无模成形。2)小设备成形大型件。3)实现无回弹成形。4)优化变形路径。5)易于实现自动化。6)快速调形。8.1.3　分类(1)分段成形可使小设

3、备成形大尺寸、大变形量的板类件。(2)多道成形多道成形的实质是将一个庞大的目标变形量分成多步，逐渐实现，用一步步的小变形，最终积累成所需的大变形。(3)反复成形可利用反复成形的方法降低残余应力，消除或减少回弹。(4)闭环成形利用多点成形的柔性特点，结合现代测量技术与数据处理技术，可以实现闭环成形，从而实现完美的数字化与智能化制造。8.1.4　应用范围(1)列车流线型车头覆盖件成形长春轨道客车股份有限公司使用无模多点成形系统生产出44种成形难度大的高速列车车头覆盖件，节省了巨额模具费用；按原工艺方案生产新车型的模具需6～8个月时间，采用多点成形技术后，仅用几天的

4、时间就完成了一台新型高速列车车头覆盖件的成形，大大缩短了新产品的开发周期，提高了成形效率与成形质量；同时，显著地降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。(2)钛合金板成形我国新一代潜艇的外板用钛合金材料，成形后的回弹极大，用传统的方法很难成形；采用多点成形设备较好地解决了钛合金成形问题。(3)医学工程中的钛网板塑形在医学工程中，人脑受损伤后，颅骨缺损部位需要植入钛网板进行修补。(4)2008年北京奥运会国家体育场(鸟巢工程)中的弯扭板件世人瞩目的2008年北京奥运会主体育场——鸟巢工程(见图8-2)，被专家们认为“在世界建筑设计史上具有开创性的意义”。(5)薄板

5、件、大曲率件及特殊形状样件成形无模多点成形技术还解决了利用柔性压边装置实现薄板多点成形的技术难题，成形出了多种曲率大、形状复杂，厚度仅为0.5mm的薄板件，同时实现了大变形量下的无缺陷成形，获得使用模具很难实现的大曲率马鞍形工件，而且加工出总扭曲角度超过360°的扭曲形样件。8.2.1　聚氨酯橡胶的性能及其选用聚氨酯橡胶别称“流体钢”，除用作模具工作零件外，还可以作为模具的顶出、卸料、压边等弹性元件。冲模中不同的零件对聚氨酯橡胶硬度的要求也不相同，例如：冲裁模的凸模要求聚氨酯橡胶邵氏硬度为95A，工作过程中的压缩量不大于10%；成形模及用作弹性元件要求聚氨酯橡

6、胶邵氏硬度为70A～80A，压缩量为10%～35%。具体使用时，可以参考有关资料。另外，要注意聚氨酯橡胶对温度比较敏感，其耐高温和耐低温的性能较差；冲裁的搭边(3～5mm)较使用普通钢制冲模时生产率低。8.2　薄板零件橡胶模成形8.2.2　聚氨酯橡胶冲裁模具及工艺1.工作零件的设计采用聚氨酯橡胶冲裁模加工的制件，其加工尺寸取决于钢制模具相应部分的尺寸。为使制件平整，落料时应使用钢制凸模，而冲孔时则使用钢制凹模。2.结构零件的设计(1)容框及橡胶块的设计容框是聚氨酯橡胶冲裁模的重要部件之一，当单位压力不大时，采用45钢，淬火硬度40～45HRC；若单位压力较大，

7、则选用高强度结构钢，如30CrMnSiA等。图8-3　锥形模垫容框1—模板　2—容框　3—橡胶模垫4—垫板图8-4　压料板与顶杆的安装形式(2)压料板与顶杆的设计使用压料板与顶杆可使聚氨酯橡胶模垫在冲裁过程中处于全封闭状态，能有效地控制橡胶的变形程度和提高刃口处的剪切力，有利于延长模具的使用寿命和优化冲裁件的质量。图8-5　橡胶顶杆的形状图8-6　压料板与顶杆的结构形式与几何参数a)顶杆的形式　b)压料板的几何参数1型适用于d>5mm；2型适用于5mm>d>2.5mm；3型适用于d<2.5mm8.2.3　聚氨酯橡胶弯曲模具及工艺1.弯曲模具结构形式图8-7　聚

8、氨酯橡胶弯曲模分类图8-8　弯曲件压入