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2.2 液壓成形技術(shù)
液壓成形技術(shù)是一種特殊的柔性塑性加工成形工藝，可分成板材液壓成形和管材液壓成形，能夠克服常規(guī)工藝的不足，制模簡(jiǎn)單、周期短、成本低、質(zhì)量好、形狀和尺寸精度高，尤其適合在單道工序內(nèi)成形復(fù)雜形狀的零件，多用于汽車、航空航天、電器儀表等領(lǐng)域中小批量、多品種的復(fù)雜零件生產(chǎn)。近年來，隨著液壓成形設(shè)備及其控制技術(shù)的發(fā)展，不斷推出了替代傳統(tǒng)成形技術(shù)而開發(fā)的新產(chǎn)品，制造出了其他方法難以成形的復(fù)雜工件，對(duì)提高汽車性能、減少零件數(shù)量和汽車自重具有十分重要的意義。
2.2.1 板材液壓成形
板材液壓成形工藝是采用液體作為傳力介質(zhì)代替剛性凸模或凹模傳遞載荷，使坯料在傳力介質(zhì)壓力作用下貼靠凸模或凹模以實(shí)現(xiàn)金屬板材零件的成形，研究對(duì)象涉及筒形件、盒形件、復(fù)雜曲面零件及汽車、飛機(jī)覆蓋件等。
板材液壓成形包括液壓脹形、橡皮膜液壓脹形、充液拉深成形、無模液壓脹形、粘性介質(zhì)液壓脹形等。
板材液壓成形技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
（1）僅僅需要凸模或凹模，另一半被液體介質(zhì)所代替，減少了模具費(fèi)用，一般模具費(fèi)用可降低30%以上，降低了零件生產(chǎn)成本。另外液壓成形模具可用便宜材料加工，不同厚度和不同材料的零件可以在同一個(gè)模具上生產(chǎn)；
（2）能提高產(chǎn)品質(zhì)量，明顯改善產(chǎn)品性能，零件的重量輕、強(qiáng)度高、硬度高、質(zhì)量好，材料利用率高、尺寸精度高、回彈小、殘余應(yīng)力低；
（3）可以通過改變凹模或沖模的形狀，來成形各種形狀的零件，可以單道次成形一些形狀非常復(fù)雜的零件，而用傳統(tǒng)的沖壓成形則需要多道次才能完成，甚至不可能完成。液壓成形能大量減少成形工序和焊接零件數(shù)量；
（4）特別適合于成形性能差或高強(qiáng)度的材料，如鋁、鎂、鈦合金，不銹鋼和高強(qiáng)度低合金鋼，還能成形復(fù)合材料，這有于有助于減輕零件重量；
（5）更換模具和成形所需的時(shí)間相對(duì)較短。
目前，國(guó)內(nèi)外已有大量板材液壓成形件得到開發(fā)應(yīng)用，很多零件已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，對(duì)于年產(chǎn)10萬(wàn)件以上的汽車覆蓋件，國(guó)外的實(shí)例證明板材液壓成形生產(chǎn)線是一種很適合的選擇。
2.2.2 管材液壓成形
管材液壓成形工藝在成形過程中沒有凸模，將液體介質(zhì)作為一種軟凸模，在軸向壓縮力和內(nèi)壓同時(shí)作用下，管坯就可變形，與模具型面貼靠，形成所需的零件，產(chǎn)品對(duì)象為波紋管、多通管以及變截面異形管件等。
管材液壓成形是一種以液體為傳壓介質(zhì)，利用管內(nèi)液體產(chǎn)生的高壓（工作壓力通常100～400MPa，最高達(dá)1000MPa）使金屬管坯變形成為具有三維形狀零件的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)，屬于液力成形的范疇。管材液壓成形有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
（1）減輕重量，節(jié)約材料。以階梯軸的制造為例，傳統(tǒng)方法是以實(shí)心棒料為加工對(duì)象，通過機(jī)加工手段成形外部輪廓，一般只能減重10%～20%。而采用液壓成形工藝，以厚壁管坯為原料，通過內(nèi)部壓力成形外輪廓，與機(jī)加工件相比可以減輕重量40%～50%，節(jié)約材料可達(dá)75%。
（2）液壓成形件的比強(qiáng)度、比剛度以及使用壽命要比傳統(tǒng)的拼焊構(gòu)件和鑄件高出許多。在強(qiáng)度要求相同的條件下，液壓成形件的重量只有同樣構(gòu)形拼焊件的50% ～70%。
（3）由于液壓成形一般不涉及焊接等熱加工工序，再加上高壓介質(zhì)的校形作用，從而有效地抑制了工件的熱變形和回彈。因此，液壓成形件的尺寸比較精確而且穩(wěn)定，表面質(zhì)量很高。
（4）減少了零件和模具數(shù)量，降低了模具費(fèi)用。液壓成形件通常僅需要一套模具，而沖壓件大多需要多套模具。
（5）液壓成形技術(shù)具有較高的成形自由性，使設(shè)計(jì)工作更具靈活性。
（6）降低生產(chǎn)成本。液壓成形技術(shù)能夠整體成形幾何形狀非常復(fù)雜的中空薄壁結(jié)構(gòu)件，有助于壓縮整合工序、工裝種類和數(shù)量并降低總體制造成本。根據(jù)德國(guó)某公司對(duì)已應(yīng)用零件的統(tǒng)計(jì)分析，液壓成形件比沖壓件平均降低成本15%～20%，模具費(fèi)用降低20%～30%。
2.2.3 設(shè)備(液壓成形裝置、增壓器、模具)狀況
隨著汽車、飛機(jī)行業(yè)的發(fā)展及減重、環(huán)保等的多方面要求，德國(guó)、日本和其他歐美、亞洲國(guó)家在汽車管類零部件的液壓成形方面獲得了重大突破和廣泛應(yīng)用。美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等主要汽車制造商都已先后開發(fā)和建立了液壓成形生產(chǎn)線。德國(guó)和日本的設(shè)備商占據(jù)了大部分國(guó)際市場(chǎng)。
我國(guó)在液壓成形技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用上已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，形成了一定的設(shè)備研發(fā)能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，也有了一些典型零件的用例，在技術(shù)和設(shè)備上還形成了一定特色。但與國(guó)外相比，尤其在新產(chǎn)品開發(fā)、專用設(shè)備研制方面，還相對(duì)落后。主要是高壓水發(fā)生器、閥門管路配件、自動(dòng)化控制的水平和經(jīng)驗(yàn)還較低。我國(guó)還沒有一家大型設(shè)備企業(yè)投入綜合性研發(fā)。 |