板材液压成形技术

 1.板材液压成形技术种类

板材液压成形是采用液体做为传力介质使金属板材成为所需的形状曲面零件的成形工艺。

根据液体介质作用位置不同，板材液压成形可以分为充液拉深成形技术和液体凸模拉深成形技术。

充液拉深成形中液体作用在板材背面或凹模一侧使板材贴靠凸模，其原理如图1中右侧部分

所示（左侧是普通拉深的示意图）。

充液拉深中首先将液体介质充满充液室，在凹模表面上放好板材，施加压边力；然后凸模开始压入充液室

，此时依靠凸模压入自然增压或者通过液压系统使充液室的液体介质建立起压力将板材压靠在凸模上，

同时液体沿板材法兰区下表面向外流出形成流体润滑，直至成形结束。充液拉深与普通拉深工艺（图1左侧

）的显著不同是板材背面存在液体压力使板材与凸模之间产生摩擦力Ff和在法兰区存在润滑油膜，

如图2所示。充液室压力或背压越大，摩擦力越大，该摩擦力有利于提高成形极限，又称为有益摩擦。

在充液室压力达到某一临界值时，液体压力作用使板材法兰区脱离凹模，形成一个润滑油膜，消除板

材与凹模圆角之间的摩擦。在没有密封的情况下（图2a），充液室内液体介质强行从法兰与凹模之间流出

，在整个法兰区形成流体润滑，从而有效降低法兰与凹模间的摩擦，缺点是无法精确控制充液室压力。

如果采用密封（图2b），液体介质无法从法兰区流出，不能在全部法兰区形成流体润滑，但却可以通

过溢流阀精确控制充液室压力        

在充液拉深基础上, 本中心发明了可控径向加压充液拉深成形技术，原理如图3所示。该技术是在充液拉深的基础上

，再施加独立于充液室压力的可控径向压力pr，来推动法兰区材料的向内流动，进一步提高成形极限。

对于低塑性材料的锥面、球面、抛物线母线零件和锥盒形零件，过大的充液室压力会导致曲面零件成形

初期悬空区的破裂和锥盒形零件棱边角部起皱，因此采用普通充液拉深制造低塑性材料大高径比零件仍然困难

。而在可控径向加压充液拉深过程中，由于径向液压与充液室液压相互独立控制，可根据材料性能和零件形

状通过增大径向压力来辅助拉深成形，可避免大高径比曲面零件成形初期因充液室压力过大导致悬空区的破裂

，从而进一步提高成形极限。对于5A06防锈铝合金大高径比球底筒形件，拉深比可达到2.8。

液体凸模拉深成形是液体作用在板材一侧代替刚性凸模传递载荷，板材在液体作用下成形为所需形状零件，

其成形过程分为拉深和整形二个阶段，如图4所示。在拉深阶段，通过合理控制压边力使板材拉入凹模，

变形过程产生的加工硬化可提高曲面薄壁零件的刚性；在整形阶段，提高压边力确保密封

，然后增加压力使零件贴靠模具，获得很高的形状和尺寸精度。