第四講板料成形技術(shù)

第四講板料成形技術(shù)演示文稿目前一頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)（優(yōu)選）第四講板料成形技術(shù)目前二頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)已開發(fā)研試的各種精沖方法目前三頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)已開發(fā)研試的各種精沖方法（續(xù)）目前四頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展歷史FritzSchiess于1919年開始研究，至1923年3月9日由德國專利局批準(zhǔn)了他申請的《金屬零件的液壓沖裁與沖壓裝置》技術(shù)專利。1924年FritzSchiess在德國建立了精沖模制造車間并于1925年生產(chǎn)出第一個精沖件。此后到1950年，該技術(shù)一直秘密地用于鐘表制造業(yè)。1952年瑞士出現(xiàn)了第一個研究與開發(fā)精沖技術(shù)的專業(yè)公司，即HeinrichSchmid公司，該公司首先設(shè)計并制造出軸桿傳動機(jī)械式三動精沖壓力機(jī)。1956年該公司制造了第一臺全液壓三動精沖壓力機(jī)。1957年該項(xiàng)技術(shù)從秘密走向公開，瑞士又相繼成立了幾個精沖專業(yè)公司，為強(qiáng)力齒圈壓板精沖技術(shù)在1958年以后的推廣及發(fā)展注入了新活力，該技術(shù)很快推廣到法國、意大利、英國與美國。目前五頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展歷史1960年后，開發(fā)生產(chǎn)出全液壓三動專用精沖壓力機(jī)并投放國際市場。日本從1960年開始開發(fā)精沖技術(shù)，1962年在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。1962年第一次發(fā)表精沖理論，1963年中國翻譯在《機(jī)械譯叢》雜志上發(fā)表。1965年中國原機(jī)械科學(xué)研究院機(jī)電研究所、西安交通大學(xué)與西安儀表廠合作研制和開發(fā)精沖技術(shù)，同年投入生產(chǎn)。目前六頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展歷史1965年西安儀表廠從瑞士引進(jìn)一臺800kN軸桿式三動精沖機(jī)，生產(chǎn)儀表零件。日本于1964年引進(jìn)瑞士的技術(shù)專利制造精沖機(jī)，1966年制出500kN臥式精沖機(jī)，1967年又制出4000kN、8000kN全液壓精沖機(jī)。中國于1966年后停滯了10年。1960-1970年，精沖件生產(chǎn)已擴(kuò)展到辦公機(jī)械、照相機(jī)、縫紉機(jī)、計算機(jī)、通訊儀器、電氣開關(guān)、收音機(jī)等；同時，進(jìn)入汽車、摩托車、拖拉機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、紡織機(jī)械和自行車等零件的制造行業(yè)。目前七頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展歷史1971年后，瑞士精沖公司發(fā)展迅猛。1968年，日本發(fā)明了對向凹模精沖技術(shù)，并于1973年開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。1976年，中國于瑞士開始技術(shù)交流，翻譯《使用精沖手冊》。1976年后，武漢733廠在開式雙柱固定臺壓力機(jī)上安裝液壓裝置，精沖電傳打字機(jī)零件成功。1977年，原一機(jī)部北京機(jī)電所設(shè)計的精沖液壓模架在天津第三開關(guān)廠投入使用。1978年，哈爾濱鍛壓機(jī)床廠研制出250kN，內(nèi)江鍛壓機(jī)床廠研制出1000kN全液壓三動精沖壓力機(jī)。目前八頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展歷史1981年中國研制出6300kN精沖壓力機(jī)，國際最先進(jìn)達(dá)到25000kN。1985年后，強(qiáng)力齒圈壓板精沖技術(shù)更加完善，工藝技術(shù)上升到一個新的高度。

精沖件最大外廓尺寸：800mm

精沖件最大料厚tmax： 鋁板tmax=25mm

鋼板tmax=16mm(σb≤500MPa) tmax=20mm(σb≤420MPa)目前九頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖技術(shù)的發(fā)展前景精沖材料方面的發(fā)展 鋼板精沖取決于其機(jī)械性能、化學(xué)成分、金相組織及外觀質(zhì)量。對鋼而言，屈強(qiáng)比σs/σb≈60%，延伸率盡可能高，球化退化后σb≤500MPa是其可否精沖的基本條件。為了突破上述極限，精沖高強(qiáng)度厚鋼板，開發(fā)精沖性能好的高強(qiáng)度微量合金細(xì)晶粒鋼獲得突破。由于高強(qiáng)度微量合金細(xì)晶粒鋼良好的使用性能，愈來愈多地用于精沖件生產(chǎn)。原材料的初始強(qiáng)度及其在精沖過程中的冷作硬化可獲得沖切面硬度很高的精沖件，而且沖切面無裂紋與其它缺陷。目前十頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖零件結(jié)構(gòu)工藝性及其擴(kuò)展

精沖早已不限于平板零件的沖裁，已向各種立體成形零件延伸。包括：彎曲、拉伸、翻邊、壓形、冷擠、沉孔等精沖工藝。精沖已從純沖裁進(jìn)入板料沖壓的所有工藝作業(yè)。因此，稱為精密沖壓更確切。精沖料厚的范圍已達(dá)到0.5-25mm，精沖材料強(qiáng)度σb已突破600MPa而達(dá)到900MPa；精沖件結(jié)構(gòu)尺寸的限制也隨模具的高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨材料的應(yīng)用不斷突破。精沖技術(shù)的發(fā)展前景目前十一頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖模具的發(fā)展

精沖模向“高精度、高效率、高壽命”及大型化方向發(fā)展，促進(jìn)了精沖工藝應(yīng)用的普及和擴(kuò)展。精沖技術(shù)的發(fā)展前景目前十二頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)精沖設(shè)備及其自動化精沖設(shè)備是指一個完整的精沖機(jī)組，包括：開卷機(jī)、校平機(jī)（或隨機(jī)校平裝置）、送料裝置、自動潤滑系統(tǒng)、主機(jī)、自動檢測系統(tǒng)、主機(jī)與模具保險系統(tǒng)、出件裝置、廢料切斷及卸料系統(tǒng)、成品沖件分選及輸送系統(tǒng)、自動去毛刺裝置以及故障與事故報警系統(tǒng)、噪聲防護(hù)裝置、人身安全保護(hù)系統(tǒng)等等。用計算機(jī)輔助精沖機(jī)組以自動控制精沖過程，實(shí)現(xiàn)全部工藝過程由計算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。上述全過程通過攝錄像并在操作間或調(diào)度指揮室計算機(jī)熒屏上顯示出來。無論哪個環(huán)節(jié)違規(guī)動作，計算機(jī)都會捕追到第一手信息傳送給指揮機(jī)以便及時糾正。精沖技術(shù)的發(fā)展前景目前十三頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)（2）液壓成形技術(shù)（１）管材液壓成形（２）液壓脹球（３）板材液壓成形目前十四頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)管材液壓成形管材液壓成形起源于19世紀(jì)末，當(dāng)時主要用于管件的彎曲。由于相關(guān)技術(shù)的限制，在以后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，管材液壓成形只局限于實(shí)驗(yàn)室研究階段，在工業(yè)上并未得到廣泛應(yīng)用。但隨著計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和高液壓技術(shù)的出現(xiàn)，管材液壓成形開始得到大力發(fā)展。上世紀(jì)90年代,伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展以及對汽車輕量化、高質(zhì)量和環(huán)保的要求，管材液壓成形受到人們重視，并得到廣泛應(yīng)用。目前十五頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)

管材液壓成形的原理首先，將原料(直管或預(yù)先彎曲鋼管)放入底模，然后管件兩端的沖頭在液壓缸的作用下壓入，將管件內(nèi)部密閉，沖頭內(nèi)有液體通道，液體不斷流入管件；此時，上模向下移動與下模共同形成封閉的模腔；最后，高壓泵與閥門控制液體壓力不斷增大，沖頭向內(nèi)推動管件,管壁逐漸貼近模具變形,最終得到所需形狀的產(chǎn)品。如果零件較為復(fù)雜，還需在成形前進(jìn)行預(yù)成形——將管坯彎曲或沖壓成與最終零件較為近似的形狀，接下來退火以消除預(yù)成形所帶來的殘余應(yīng)力；在管坯最終成形后，還需要進(jìn)行一些后處理，如切除廢料或表面處理等。目前十六頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)

管材液壓成形的關(guān)鍵問題管材液壓成形的關(guān)鍵問題是怎樣控制材料的流動，以保證得到合格的零件，這主要取決于液體壓力的控制。如果有軸向加載，還同軸向加載大小以及兩者之間的匹配關(guān)系有關(guān)。成形中常見的缺陷主要是折曲起皺和破裂，需優(yōu)化加載策略，計算機(jī)對液體壓力和軸向推力進(jìn)行精確控制，從而加工出合格的零件。除此之外，影響成形還有潤滑條件、工件和模具材料性能以及表面質(zhì)量等。提高工件和模具的表面質(zhì)量，加上良好的潤滑條件可以減小材料流動的摩擦力，有助于成形。目前十七頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)

管材液壓成形的應(yīng)用

寶馬汽車后橋目前十八頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)

管材液壓成形的應(yīng)用

寶馬汽車的排氣系統(tǒng)零件目前十九頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球液壓脹球技術(shù)為哈爾濱工業(yè)大學(xué)王仲仁教授首創(chuàng)，此技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，曾先后獲得省科技進(jìn)步一等獎及國家發(fā)明獎。同時，在第18屆北美加工研究會上，液壓脹球被列為五項(xiàng)新成果之首。相對于傳統(tǒng)的球形容器加工工藝，此技術(shù)具有縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高成形質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。且利用此技術(shù)不要大型壓力機(jī)和模具。因此，此技術(shù)已逐漸成為制造球形容器的主流技術(shù)。目前二十頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)

液壓脹球的基本原理其基本原理是用單曲率殼體或板料，經(jīng)過焊接后組裝成一個封閉的多面殼體或單曲率殼體；在殼體中充入傳壓介質(zhì)，使之發(fā)生塑性變形并逐步脹形成為球形容器。理論依據(jù)：（1）力學(xué)上的趨球原理，即曲率半徑不同的殼體在趨球彎矩的作用下將逐漸趨于一致；（2）金屬材料存在塑性變形的自動調(diào)節(jié)能力，當(dāng)某一區(qū)域的變形過為集中，則該區(qū)域?qū)l(fā)生變形強(qiáng)化，塑性變形轉(zhuǎn)移至它處。目前二十一頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的主要工序a.下料b.彎曲c.組裝焊接d.液壓脹形目前二十二頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球成形兩個關(guān)鍵點(diǎn)傳壓介質(zhì)的加載：包括液壓泵的流量、加載速度以及保壓時間。一般來說，在成形初期可使用大流量和大的加載速度；但在成形末期，必須降低流量和加載速度。在成形過程中，當(dāng)壓力達(dá)到適當(dāng)?shù)闹禃r，還須保持一段時間，利于球殼成形。焊接質(zhì)量：決定著成形的成功與否。焊接質(zhì)量不好會造成成形過程中焊接處開裂。因此在成形前需對焊接處進(jìn)行表面探傷，一旦發(fā)現(xiàn)焊接處有裂紋，需及時修補(bǔ)。目前二十三頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)目前二十四頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用建筑目前二十五頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前二十六頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前二十七頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前二十八頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前二十九頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前三十頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用容器目前三十一頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)液壓脹球的應(yīng)用目前三十二頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形板材液壓成形則是從管件液壓成形推廣而來。美國、德國和日本相繼于上世紀(jì)五、六十年代開發(fā)出了橡皮囊液壓成形技術(shù)。但由于橡皮囊易損壞需經(jīng)常更換，并且成形時需很高壓力以消除法蘭部位的起皺，在實(shí)際生產(chǎn)中并沒有得到廣泛應(yīng)用。后來日本學(xué)者對此進(jìn)行了改進(jìn)，去除了橡皮囊，開發(fā)出對向液壓拉深技術(shù)。目前三十三頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的原理

在板材液壓成形中，應(yīng)用最為廣泛、也最為成熟的是對向液壓拉深技術(shù)。將板料放置于凹模上，壓邊圈壓緊板料,使凹模型腔形成密封狀態(tài)。當(dāng)凸模下行進(jìn)入型腔時，型腔內(nèi)的液體由于受到壓縮而產(chǎn)生高壓，最終使毛坯緊緊貼向凸模而成形。目前三十四頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的原理目前三十五頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的原理目前三十六頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的現(xiàn)場目前三十七頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的現(xiàn)場目前三十八頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板料液壓成形的應(yīng)用目前三十九頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板料液壓成形的應(yīng)用目前四十頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板料液壓成形的應(yīng)用目前四十一頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板料液壓成形的應(yīng)用目前四十二頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)板材液壓成形的新進(jìn)展對現(xiàn)有工藝的引申和擴(kuò)展。例如周向液壓拉深技術(shù)以及板材成對液壓成形技術(shù)等。周向液壓拉深技術(shù)是在對向拉深的基礎(chǔ)上將液體介質(zhì)引導(dǎo)至板材外周邊，對板材產(chǎn)生徑向推力，使板材更易向凹模內(nèi)流動；實(shí)現(xiàn)雙面潤滑，減小了板材流動阻力，進(jìn)一步提高成形極限。周向液壓拉深的拉深比可達(dá)到3.3，高于一般的液壓拉深所能達(dá)到的拉深比。另一方面則是技術(shù)的改進(jìn)。由于壓邊力在成形中起著重要的作用，對于不規(guī)則零件，在成形時法蘭處材料的流動情況是不一樣的。為了控制法蘭不同區(qū)域材料的流動，研制出了多點(diǎn)壓邊系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有多個液壓缸,每個液壓缸獨(dú)立控制一個區(qū)域的壓邊力，達(dá)到不同區(qū)域所需壓邊力不同的目的。

目前四十三頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)（3）金屬板料數(shù)字化成形市場的競爭要求企業(yè)不僅能快速響應(yīng)市場的變化，而且能不斷地通過技術(shù)創(chuàng)新，推出新產(chǎn)品引導(dǎo)市場；傳統(tǒng)成形工藝模具的設(shè)計和制造過程周期長、費(fèi)用高；金屬板料的數(shù)字化成形，為新車型的開發(fā)提供了一種先進(jìn)手段。目前四十四頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)國內(nèi)外概況1

旋壓成形是最常用的板料無模成形技術(shù)之一2CNC成形錘漸進(jìn)成形法3

多點(diǎn)成形法4

金屬板料數(shù)控漸進(jìn)成形沖頭工件彈性下模目前四十五頁\總數(shù)五十五頁\編于九點(diǎn)一種基于計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和塑性成形技術(shù)基礎(chǔ)之上的先進(jìn)制造技術(shù)，其特點(diǎn)是采用快速原型制造

技術(shù)（RapidPrototyping簡稱RP）分層制造（LayeredManufacturing）的思想，將復(fù)雜的三維形狀沿Z軸方向切片（離散化），即分解成一系列二維斷面層，并根據(jù)這些斷面輪廓數(shù)據(jù)，用計算機(jī)控制一臺三軸聯(lián)動成形機(jī)，驅(qū)動一個工具頭，以走等高線的方式，對金屬板料進(jìn)行局部地塑性加工。即，無須制造模具，用漸進(jìn)成形的方式，將金屬板料加工成所需要的形狀。金屬板料的數(shù)字化成形目前四十六頁\總數(shù)五十