材料成形工艺,第九章 板管成形新工艺,第一节 板料的旋压成形 第二节 板料的介质成形 第三节 板料的超塑性与电磁成形 第四节 管料的塑性成形,第一节 板料的旋压成形,一、旋压成形特点及应用范围 二、不变薄旋压与变薄旋压 三、旋压模具与设备,一、旋压成形特点及应用范围,图9-1 旋压成形原理及旋压件举例 a)旋压原理 b)旋压件举例 1顶板 2毛坯 3旋轮 4模芯 5加工中的毛坯,一、旋压成形特点及应用范围,图9-2 各种旋压成形方法 a)拉深 b)缩口 c)扩径 d)翻边,二、不变薄旋压与变薄旋压,1.不变薄旋压 2.变薄旋压,1.不变薄旋压,表9-1 铝合金旋压时主轴转速(铝合金),2.变薄旋压,(1)具有一定锥角和壁厚的锥形件进行变薄旋压 根据纯剪切变形原理，可求出旋压时的最佳减薄率和合理的毛坯厚度。 (2)筒形件的变薄旋压 不存在锥形件的那种正弦关系，而只是体积的位移，所以这种旋压也称挤出旋压。,2.变薄旋压,图9-3 锥形件的变薄旋压,表9-2 旋压最大总减薄率(无中间退火)(%),2.变薄旋压,三、旋压模具与设备,1.旋压模具 2.旋压设备,1.旋压模具,图9-4 带尾柄 的旋压模,1.旋压模具,图9-5 大型模具的结构及固定形式 1模胎 2压板 3拉杆 4螺母 5主轴,1.旋压模具,图9-6 分瓣组合式模胎 1模胎 2心棒 3外套,2.旋压设备,图9-7 液压半自动旋压床 1主轴箱 2手柄 3主轴 4操纵盒 5支架 6尾座 7床身 8液压泵,2.旋压设备,图9-8 靠模工作原理 1纵向进给动作缸 2横向进给动作缸 3托板 4随动阀 5靠模板,第二节 板料的介质成形,一、橡胶成形 二、液压成形 三、粘性介质压力成形,一、橡胶成形,1.基本原理 2.橡胶成形的应用,一、橡胶成形, 在有关标准上是“橡皮成形”，认为不妥作者。,1.基本原理,图9-9 橡胶成形的基本原理及成形过程 a)原始位置 b)压紧 c)压弯 d)贴合成形 1容框 2橡胶 3毛坯 4垫板 5压型模,2.橡胶成形的应用,图9-10 橡胶成形与冲孔 1锌基合金 2钢环,2.橡胶成形的应用,图9-11 落料弯曲冲孔复合模 1工件 2废料 3凸模 4橡胶,二、液压成形,1.液压胀形 2.充液拉深,二、液压成形,图9-12 液压胀形装置及胀形原理 1排气孔 2上模(凹模) 3平板毛坯 4高压油道 5下模,1.液压胀形,图9-13 液压胀形与刚性模具复合成形 a)初始状态 b)液压胀形(预成形) c)刚性模具成形(终成形),2.充液拉深,(1)成形原理 充液拉深是将板料置于充满液体的凹模兼液压室上，在刚性凸模将板料压入凹模的同时产生反向压力，使板料按凸模形状拉深成形，成形时液体可进入板料和凹模之间起润滑作用，有时还可利用液体向板料周边施加推力，称为带径向液压的充液拉深。 (2)工艺特点,(1)成形原理,图9-14 充液拉深工艺装置 1内滑块 2外滑块 3凸模 4压边圈 5凹模 6液压室 7工作台 8液压控制系统,(1)成形原理,图9-15 充液拉深成形原理 a)不使用密封 b)使用密封,(1)成形原理,图9-16 充液拉深成形过程,(2)工艺特点,图9-17 初始预胀形效果,三、粘性介质压力成形,图9-18 VPF工艺原理 a)初始状态 b)按顺序成形 c)终成形 1介质注入缸 2上模 3板坯 4粘性介质 5下模 6反向介质压力缸 7压边缸,第三节 板料的超塑性与电磁成形,一、超塑性成形 二、电磁成形,一、超塑性成形,1.概述 2.成形方法,1.概述,(1)温度 变形一般在0.50.7Tm温度下进行(Tm为以热力学温度表示的熔化温度)。 (2)稳定而细小晶粒 一般要求晶粒直径为0.55m，不大于10m。 (3)应变速度 比普通成形时低得多，成形时间为数分钟至数十分钟不等。 (4)成形压力 一般为十分之几兆帕至几兆帕。,表9-3 几种超塑性金属和合金及其特性,1.概述,2.成形方法,(1)气压成形法 又称吹塑成形法，犹如玻璃瓶的制作。 (2)真空成形法 它是在模具的成形腔内抽真空，使处于超塑性状态下的毛坯成形。 (3)模压成形法 又称偶合模成形法、对模成形法。,2.成形方法,图9-19 气压成形法 a)凸模气压成形 b)凹模气压成形,二、电磁成形,图9-20 电磁成形原理图 a)管材胀形成形 b)板材成形 1成形线圈 2平板毛坯 3凹模,第四节 管料的塑性成形,一、管料的胀形 二、管料的翻卷成形 三、管料的弯曲成形,一、管料的胀形,1.胀形原理 2.变形程度的表示 3.胀形介质 4.挤压胀形模具,1.胀形原理,(1)自然胀形 即在胀形过程中，零件的成形主要靠毛坯壁厚的变薄和轴向自然收缩(缩短)而成形。 (2)压缩胀形,(1)自然胀形,图9-21 自然胀形其应力状态 a)胀形过程 b)零件 c)应力应变状态 1压力头 2组合凹模 3聚氨酯橡胶棒 4凹模座,(1)自然胀形,图9-22 双动冲床 上筒形件的胀形 1内滑块压力头 2组合凹模 3零件 4聚氨酯橡胶棒,(2)压缩胀形,图9-23 轴向压缩胀形时的 应力、应变状态,2.变形程度的表示,3.胀形介质,(1)液体 采用液体作为介质的胀形称为液压胀形。 (2)橡胶或聚氨酯橡胶 (3)低熔点合金 以低熔点合金作为介质，即将熔化的低熔合金直接浇入管坯内部或将低熔点合金芯棒置入管坯内，其胀形过程可以认为是一整体毛坯的径向挤压过程。 (4)其他介质 诸如黄油、凡士林，其特点是密封性好，可产生均匀的胀形内压力，基本为不可压缩的介质，其不足之处是装入和清理比较麻烦。,图9-24 橡胶棒的尺寸,3.胀形介质,4.挤压胀形模具,(1)橡胶介质挤压胀形模 以橡胶为介质的挤压胀形主要适用于一些以管料为毛坯的回转体零件和支管长径比(l/d)1的多通管的成形加工。 (2)液体介质挤压胀形模 以液体为介质的挤压胀形适合于任何形状和尺寸大小的管类零件的成形。,(1)橡胶介质挤压胀形模,图9-25 橡胶挤压胀形模 a)零件 b)模具 1上模板 2压头 3压板 4上半凹模 5橡胶棒 6调节螺钉 7活动套筒 8弹簧 9管坯 10下模板 11下半凹模 12导向柱 13橡胶垫块,(1)橡胶介质挤压胀形模,图9-26 波纹管整体成形工艺过程 a)初始状态 b)完成状态 1模块 2聚氨酯橡胶块 3拉杆 4管坯,(2)液体介质挤压胀形模,图9-27 三通管接头液压胀形示意图 1压头 2管坯 3上模 4下模,图9-28 带有反向作用力 的三通管管接头挤压 胀形原理,(2)液体介质挤压胀形模,二、管料的翻卷成形,图9-29 翻卷管制件 a)双层管 b)多层管 c)凸底杯形件 d)阶梯管,二、管料的翻卷成形,图9-30 常用翻管形式与翻管模,二、管料的翻卷成形,图9-31 锥形模外翻管变形过程,三、管料的弯曲成形,1.有芯弯管 2.冷推弯管,1.有芯弯管,有芯弯管是在弯管机上利用芯棒使管料沿弯曲模胎绕弯的工艺方法。有芯弯管的工作原理如图9-32所示，弯曲模胎4固定在机床主轴上并随主轴一起旋转，管坯6的一端由夹持块3压紧在弯曲模胎上。在管坯与弯曲模胎的相切点附近，其弯曲外侧装有压块1，弯曲内侧装有防皱块5，而管坯内部塞有芯棒2。当弯曲模胎转动时，管坯即绕弯曲模胎转到管件要求的弯曲成形。管件的弯曲角度由挡块(图中未示出)控制，当弯曲模胎转到管件要求的弯曲角度时撞击挡块，使弯曲模胎停止转动。,图9-32 有芯弯管工作原理 1压块 2芯棒 3夹持块 4弯曲模胎 5防皱块 6管坯,1.有芯弯管,2.冷推弯管,图9-33 冷推弯管装置 1压柱 2导向套 3管坯 4弯曲型模,