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成形制造技术

时间:2022-07-16 百科知识 版权反馈
【摘要】:液压(内高压)成形是指采用液态物质作为施力介质,使坯料在施力介质作用下,贴合凸模或凹模面而成形。由于内部充液压力可高达400 MPa,在欧洲又称为内高压成形技术,在美国则称为管件液压成形技术。中国一些高校和企业也在开展相关研究工作。

液压(内高压)成形是指采用液态物质作为施力介质,使坯料在施力介质作用下,贴合凸模或凹模面而成形。它是一种柔性成形技术,可以为一些形状复杂、强度高和成形性差的零件提供理想成形工艺。液压成形分为板材液压成形和管材液压成形。在汽车工业中,应用较多的是管材液压成形。

管材液压成形是将管坯放入模具内,利用高压液体充入管坯空腔,同时辅以轴压补料,使其直径胀大至贴靠凹模的成形过程,如图5-24所示。由于内部充液压力可高达400 MPa,在欧洲又称为内高压成形技术(IHPF),在美国则称为管件液压成形技术(TH)。

图5-24 管材液压成形技术原理

管材液压成形适用于汽车领域沿构件轴线变化的圆形、矩形截面或各种异形截面空心构件的成形加工。管材液压成形过程中主要的失效形式有三种,分别是起皱、屈曲和破裂,其示意图如图5-25所示。

图5-25 管材液压成形中常见的三种失效方式示意图

与传统冲压焊接工艺相比,液压成形具有以下优点:

(1)减轻质量30%左右,如典型轿车副车架由12 kg降至7.9 kg,减重34%。

(2)材料利用率高,超过95%。

(3)成本平均降低15%~30%,模具费用降低20%~30%。

(4)减少了零件和模具数量。

(5)减少了后续机械加工和焊接工序。

(6)提高了强度与刚度,尤其是疲劳强度。

液压成形技术在底盘部件中应用较多,如前副车架主管、扭力梁、控制臂等件。图5-26(a)为液压成形制成的某车型前副车架主管,图5-26(b)为前副车架主管内高压成形工序件,共三道工序。

图5-26 前副车架主管内高压成形工序和零件

液压成形技术在欧洲、美国、日本和韩国等已得到广泛的研究和应用,其中德国和美国开展相关研究最早,领导了该技术的发展。中国一些高校和企业也在开展相关研究工作。

目前,液压成形应用正在从底盘件扩展到车身结构件,如A、B柱等零件。福特新Mondeo车型A柱上部采用DP1000钢管内高压成形,实现减重2.1 kg。B柱加强板采用两个内高压成形件,优化了侧碰性能。

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