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68个月时间，采用多点成形技术后，仅用几天的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胶邵氏硬度为70A80A，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(35mm)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4045HRC；若单位压力较大，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d5mm；2型适用于5mmd2.5mm；3型适用于d2.5mm,8.2.3 聚氨酯橡胶弯曲模具及工艺,1.弯曲模具结构形式,图8-7 聚氨酯橡胶弯曲模分类,图8-8 弯曲件压入深度,图8-9 敞开式弯曲模的形式 1凸模 2毛坯 3橡胶垫 4容框 5垫块 6圆棒,2.弯曲模用橡胶,图8-10 不同硬度橡胶混合结构 a)聚氨酯橡胶与天然橡胶混合结构 b)不同硬度聚氨酯橡胶混合结构,图8-11 镶钢结构 1凸模 2 镶钢件 3橡胶模垫 4垫板 5容框,8.2.4 聚氨酯橡胶拉深模具及工艺,1.橡胶凹模拉深法,图8-12 橡胶凹模拉深法 a)型腔式橡胶凹模拉深 b)容框式橡胶凹模拉深 1凸模 2橡胶 3压边圈 4聚氨酯凹模 5顶件器 6 容框,2.橡胶凸模拉深法,图8-13 提高压边力的方法 1容框 2聚氨酯 3软聚氨酯 4硬聚氨酯 5钢环 6凸模,3.无凸模拉深法,图8-14 橡胶凸模拉深法,图8-15 无凸模拉深法,8.2.5 聚氨酯橡胶模的典型结构,图8-16 聚氨酯橡胶复合冲裁模 a)活动式压料板 b)固定式压料板 1顶杆 2凸凹模 3压料板(套) 4容框,图8-17 组合结构封闭式弯曲模,图8-18 聚氨酯橡胶弯曲模,图8-19 通用聚氨酯橡胶拉深模 1压边圈 2凸模 3聚氨酯凹模 4聚氨酯橡胶衬垫,图8-20 烟缸成形模 a)模具结构 b)毛坯 c)工件 1橡胶凸模 2凹模,图8-21 液囊橡胶成形模 1橡胶 2模板 3容框 4底板 5液囊 6进口 7锥口座 8凸模,