内高压成形设备和模具
常见内高压成形工艺过程及特点
常见内高压成形工艺过程及特点付舒【摘要】Automobile lightweight was one of the current trend in automobile industry. The internal high pressure forming, as one of important methods, has developed fast in recent years. The technology's processes and advantages were discussed.%汽车轻量化是当前汽车工业的发展方向之一.内高压成形技术作为汽车轻量化的重要途径之一,近几年得到了快速发展,本文就内高压成形工艺过程及特点做了一定的探讨.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2011(030)019【总页数】1页(P53-53)【关键词】内高压成形;汽车;工艺过程;特点【作者】付舒【作者单位】辽宁科技大学,鞍山114051;山东交通职业学院,潍坊261206【正文语种】中文【中图分类】U4660 引言伴随着汽车工业的发展，汽车轻量化已成了汽车产业发展中的关键性研究课题之一。
汽车轻量化的主要途径之一是对于承受以扭转或弯曲载荷为主的构件，以实心结构代替空心结构。
内高压成形技术就是一种加工空心构件的先进工艺方法，适合制造空心变截面轻量化构件，既可以减轻重量节约材料又可以充分利用材料的强度和刚度，在汽车工业中的应用日益广泛。
1 内高压成形原理及工艺过程1.1 内高压成形原理以管材作为坯料，通过管材内部施加超高压液体和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形为所需零件。
以金属管材为毛坯，在专用模具与设备上利用液体介质在管坯内部产生超高压,成形工作压力通常为200～400MPa，最高1000MPa。
在施加高内压的同时，轴向活塞对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。
在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形,并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件[1]。
汽车后桥壳内高压成形工艺及胀型模具设计
汽车后桥壳内高压成形工艺及胀型模具设计汽车后桥壳是几何形状较为复杂的零件，目前汽车桥壳的主要生产方式是铸造和冲压焊接。
铸造工艺对材料和能源太过浪费，零件的力学性能较差;冲压焊接工艺的焊缝质量难保证，材料利用率较低。
利用液压胀形工艺成形整体桥壳能克服以上缺陷，节约材料和能源，同时工序少、材料利用率高。
本文研究汽车后桥壳鼓包部分的液压胀型工艺。
針对汽车后桥壳特点，采用半滑动式液压胀形工艺，能够有效降低合模压力的整体式的滑动模块，同时固定模块可防止飞边的出现，也考虑了取件问题。
本设计的亮点是整体式的滑动模块具备分担大部分的管坯胀形力，降低设备吨位的作用;设计的预胀形模具和终胀形模具滑动模块部分能够共用，减少模具开发制造费用。
标签：汽车桥壳;半滑动式;液压胀形;模具设计汽车桥壳属于大型复杂异型截面零件，它保护着内部的主减速器，差速器，半轴等零件，并承受着车身重量与车轮传来的力矩。
其作用及性能，要求既有足够的强度和刚度，又要尽量减轻质量;而且在保证桥壳使用要求的前提下，力求结构简单，制造方便，以利于降低成本。
车桥主要有两种生产方式：铸造和冲压焊接。
铸造可以制造出形状较为复杂的车桥，但铸造件重量大，消耗材料和能源多，较为浪费。
冲压-焊接成形工艺较好，废品率低，重量轻，强度高，并且成本较低[1]。
但冲压焊接工艺工序多，费材耗能，焊缝长，对焊缝质量要求较高。
而利用液压胀形工艺生产桥壳则材料利用率高，节省能源和材料，加工工序较少，且加工效率高，易实现机械化、自动化[2]。
壁厚合理，应力分布较好，刚度高，重量轻。
本设计就是要依据图1-1所给的后桥壳相关尺寸，材料为20号碳钢无缝管。
图1-1为设计中桥壳为轻型车后桥壳，鼓包部分的最大直径为440mm，最小直径68mm，长度为1953mm，桥壳壁厚为10mm，均匀管径为127mm。
为了减少变形过程中变形量过大导致径缩胀形失败，选取了直径为127mm，厚度为10mm的管胚，这样可以保证大部分材料不流动就可以满足桥壳设计要求。
内高压成型技术对降低排放物排放量的效果评估
内高压成型技术对降低排放物排放量的效果评估引言：随着现代工业的发展，排放物对环境的影响已经引起了人们的广泛关注。
为了减少对大气环境的污染，各个行业纷纷采取了措施来降低排放物的排放量。
其中，内高压成型技术作为一种先进的制造工艺，被广泛应用于许多行业，其对降低排放物排放量的效果备受关注。
本文将对内高压成型技术的效果进行评估，并探讨其在降低排放物排放量方面的潜力。
1. 内高压成型技术的原理和应用内高压成型技术是一种通过外施加压力将材料填充到模具中并形成所需产品的制造工艺。
它通过利用高压将材料强制填充到模具中，从而形成复杂的形状，避免了传统制造工艺中产生的不必要浪费和损耗。
该技术在汽车、航空航天、电子、塑料等行业都有广泛应用。
2. 内高压成型技术的排放物降低效果内高压成型技术在降低排放物排放量方面具有显著的效果。
首先，该技术可以减少生产过程中的原料浪费。
传统制造工艺中，由于材料的填充和成型往往存在许多浪费，而内高压成型技术可以通过外施加压力将材料充分填充到模具中，从而减少原料的使用量，降低浪费的排放。
其次，内高压成型技术可以减少生产过程中的能源消耗。
由于其高效的填充和成型方式，能够实现材料的快速成形，减少了加热和冷却的时间，从而降低了能源的消耗。
最后，内高压成型技术可以帮助降低产品的瑕疵率。
由于该工艺的高精度和稳定性，产品的质量更为可靠，减少了不合格品的产生，进一步降低了废品的排放。
3. 内高压成型技术的潜力与挑战尽管内高压成型技术在降低排放物排放量方面具有显著的效果，但其应用还面临一些挑战。
首先，该技术的设备和工艺相对复杂，需要较高的投资成本。
这对于一些中小型企业来说可能是一个限制因素。
其次，由于内高压成型技术对原材料的要求较高，一些特殊材料的应用还面临一些问题。
另外，该技术的应用范围也受到一些限制，无法适用于所有行业和产品。
4. 内高压成型技术的未来发展方向尽管内高压成型技术还存在一些挑战，但其在降低排放物排放量方面的潜力还是非常大的。
管材内高压成形技术
目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2管材内高压成形基本原理 (1)1.3管材内高压成形的适用领域 (3)第二章管材内高压成形的影响因素 (4)2.1轴向应力的影响 (4)2.2内压力大小的影响 (4)2.3摩擦系数的影响 (5)2.4起皱的影响 (6)第三章管材内高压成形的设备关键技术 (7)第五章管材内高压成形的工程研发案例 (9)第六章管材内高压成形的展望 (11)第一章绪论1.1研究背景近年来，汽车轻量化是汽车制造业的重要发展趋势。
由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重，汽车工业面临着严峻的挑战：减轻汽车自身重量，提高行驶速度，降低能耗。
除了采用轻体材料以外，汽车轻量化的另一个主要途径是以“空代实”。
这就求促使人们不得不改进传统工艺，创造出适应新经济时代要求的新工艺。
通过合理的结构设计，许多零部件都能采用标准的管材，通过液压成形技术成形结构很复杂的单一整体结构件，代替承受弯曲和扭转载荷的构件，既节省了材料，又发挥了材料的最大效能。
在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用，主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件。
汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件。
传统成形工艺除铸造成形外，主要采用冲压两个半壳而后组焊成形，或采用管坯进行数控弯曲、扩管、缩管加工而后组焊成形。
这样制造的零件模具费用高、生产周期长、成本高，不适应当前汽车行业在减轻自重、降低成本、提高市场竞争力等方面的要求。
而采用内高压技术制造排气管件可以较精确地控制零件的尺寸精度，便于在后续工序中与其他零件进行装配，且能够进一步减轻系统重量，减少焊缝数量，内表面光滑，排气阻力小，使成形后的产品质量和寿命得到进一步提高。
1.2管材内高压成形基本原理内高压成形(Internal High Pressure Forming)是以管材作坯料，通过管材内部施加超高压液体和轴向进给补料把管坯压入到模具型腔使其成形为所需工件。
金属材料成型_3.5_内高压成型技术
图3-28 内高压成型原理
ON形有下料、弯管、预成型、液压成型、切割等五道主 要工序组成，根据零件结构要素和精度的不同，工序会有增减。
下料，采用切管机按工艺要求切去要求的长度，同时在管端去 除毛刺，避免影响后工序密封。
采用3轴数控预成型机，预成型是内高压成型工序中比较关键的 工序，它的作用是提前对胚件材料进行材料分配和阻尼设置，使内 高压成形工序顺利得到满足液压成形工序需要的胚件。
7）创新性∶克服传统制程限制，应用于新产品设计开发。。
图3-30 变截面高强度管
THREE
3
内高压成型典型应用
内高压成形适用于制造航空、航天、汽车行业的沿构件轴线变化的圆形、 矩形截面或异型截面空心构件。
图3-31 内高压成型在汽车轻量化应用
FOUR
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内高压成型重点企业
近年来保隆科技通过学习国内外内高压设备成熟技术，并结合长期从事内 高压成形生产经验，自主开发了具有独特创新亮点的3000吨双工位双增压内 高压成形机，已经投入批量生产使用效果达到设计预期。
THANKS
图3-32 中国内高压成型产线增长情况
兴迪源机械自2010年开始组建超高压液力成形技术团队，突破了成形 压力100MPa-250MPa的技术难关，研发出“内高压成型设备”并投入用户 生产现场。至今，公司已是创立超过10年的实力企业，已掌握了成形压 力为500MPa的技术，并吨、成形压力达500MPa以内的各种规格的内高 压成型液压设备数十台套，技术研发成果在国内同行的民营企业中达到优 异水平。
5）提高强度、刚性及疲劳强度∶成形过程中液体具冷却作用，使工件 被"冷作强化"，获得比一般冲压加工更高的工件强度。以散热器支架为例， 垂直方向提高39%∶水平方向提高50%。
内高压成型工艺
内高压成型工艺内高压成型工艺是一种常见的塑料成型工艺，通过将高温高压的流体塑料注入模具中，使其在模具内形成所需的形状，然后冷却固化，最后取出成品。
内高压成型工艺具有成型速度快、成型精度高、产品表面光滑等优点，被广泛应用于汽车、家电、电子、建筑等领域。
内高压成型工艺的核心是模具的设计和制造。
模具是内高压成型的关键工具，在成型过程中起到承载和塑形的作用。
模具的设计需要考虑产品的形状、尺寸、材料特性等因素，以确保成型后的产品符合要求。
同时，模具的制造需要采用高精度加工设备和工艺，以保证模具的精度和寿命。
在内高压成型过程中，首先需要将塑料料粒加热至熔融状态，形成熔体。
然后，将熔体注入模具中，通过模具的形状和结构使熔体充满整个模腔。
在注入过程中，需要控制注射速度和压力，以确保熔体填充充分且均匀。
注入完成后，需要保持一定的压力，使熔体在模具内冷却和固化。
最后，打开模具，取出成品。
内高压成型工艺可以实现复杂形状和细节的成型，因此被广泛应用于汽车行业。
例如，汽车车身的内饰件、仪表盘、门板等都可以通过内高压成型工艺来制造。
内高压成型可以保证产品的精度和强度，同时具有良好的外观质量，满足汽车对外观和功能的要求。
除了汽车行业，内高压成型工艺还在其他领域有着广泛的应用。
在家电行业，空调壳体、洗衣机外壳等产品都可以使用内高压成型工艺来制造。
在电子领域，电视机外壳、电脑外壳等产品也可以通过内高压成型来实现。
在建筑领域，一些装饰材料、管道等也可以采用内高压成型工艺来生产。
内高压成型工艺相对于其他成型工艺具有一定的优势。
首先，成型速度快，可以大大提高生产效率。
其次，成型精度高，可以生产出尺寸精确的产品。
此外，内高压成型工艺还可以生产出表面光滑、质量稳定的产品，满足市场对产品质量的要求。
内高压成型工艺是一种重要的塑料成型工艺，具有广泛的应用前景。
通过不断改进工艺和技术，可以进一步提高成型效率和产品质量，满足市场对高品质产品的需求。
内高压成型设备的形变机理与成型工艺分析
内高压成型设备的形变机理与成型工艺分析内高压成型设备是一种常用于金属成型的工艺装备，通过在金属材料内部施加高压力，使其发生塑性变形，从而实现物体的成型。
本文将对内高压成型设备的形变机理与成型工艺进行分析，以便更好地理解和应用这种成型方法。
首先，我们来了解一下内高压成型设备的形变机理。
内高压成型通过施加高压力使金属材料产生塑性变形，这是由于金属材料的塑性本质决定的。
金属材料具有可塑性，即在一定条件下能够发生形状和尺寸的可逆变化。
在内高压成型过程中，金属材料受到高压力的作用，原子间的力发生改变，使得原子间的晶格结构发生塑性变形。
通过改变内部晶格的形态，金属材料得以在内部形成所需的形状，并通过外力的作用而保持该形状。
内高压成型设备的成型工艺包括以下几个关键步骤：模具设计、填充材料选择、压力控制和冷却处理。
首先是模具设计。
模具是内高压成型的重要组成部分，直接决定了成型产品的形状和尺寸。
模具应具备高压承受能力和良好的密封性，以保证金属材料能够在其内部形成所需形状。
在模具设计过程中，需要考虑到成型产品的结构特点，合理安排模具的形状和尺寸，以提高成型的效率和质量。
填充材料的选择也是一个重要的环节。
填充材料在内高压成型中起到填充模具空腔的作用，其性能将直接影响成型产品的质量。
常用的填充材料有铝、铜、镁等金属材料。
在选择填充材料时，需要考虑其塑性和热导性能，以满足成型工艺的要求。
压力控制是内高压成型的核心环节。
在成型过程中，施加的压力应适中，过大会导致金属材料的脆性断裂，过小则无法形成所需形状。
压力控制的关键在于找到一个合适的平衡点，既能保证形状的准确性，又能避免成型材料的失效。
随着设备技术的不断发展，自动化压力控制系统的应用也越来越广泛，有效提高了成型的精度和稳定性。
最后是冷却处理。
在内高压成型后，成型产品需要进行冷却处理，以保持其所需的形状和性能。
冷却处理可以通过自然冷却或加速冷却的方式进行。
自然冷却时间较长，但成型产品的性能稳定性较好；而加速冷却可以通过水冷或风冷等方式进行，可以缩短冷却时间，但易导致成型产品的内部应力较大，需要进行进一步的应力消除处理。
汽车轻量化中的内高压成形技术
则通过计算机控制 系统控制并且能够预先设定。
’
为进 一步 提 高单 件生 产率 ，降低生 产时 间 ，国外
有 些公 司制造 了短 行程液 压机 ，如 图３ 所示 。除 了具 有
典 型液压 机的配置外 ，该机 床开 合模机构采用单独 的上
件 ，管坯 弯 曲后需要进行预成 形工艺 ，即将弯 曲后 的管
贴覆 模具 。
（ ）屈 曲 ３
在成 形过 程初 始阶 段 ，轴 向载 荷高 、
内压力低 ，模具 中的 管坯 自由段长 、导 向段短而 引起管
坯的整体弯曲。它可以通过合理选择管坯长度，选择合
适 的预成形工艺 ，调节 成形过程中的参数来避免 。
下步骤组成 ：将管坯放入模具型腔 ，模具闭合；对管材 两端用密封冲头密封，将高压液体通过冲头进入管材内
组成 。其 中合模机 构主要是提供开合模具 的作用 ；轴 向 进给液压缸的 主要 作用是对管端进行密封 ，并 且可以提 供给料力 。由于普通 的液 压泵最多能够提供５ＭＰ 的压 ０ ａ 力 ，而 内高压成 形过程 中需要 的压 力往 往能够达￣ ３ｏ Ｊｏ
～
４０ ａ ０ ＭＰ ，因此在管件 胀形过程 中需要 配置增压 机构
绿色制造
＿吉林 大学／ 张宝亮
王智 明
汽车轻量化 中的
内高压成形技术
汽车轻 量化是汽车 未来发 展的主流趋势 ，内高压 成
２管件 内高压成形技术缺 陷 ．
管 件 内高压成 形过程 中 由于材料 、模具 、工艺条件 不合理等 因素 ，常会导致 成形过程 中出现起皱 、破裂 、
屈 曲等缺 陷 （ 见图２ ）。 （ ）起 皱 １ 主要是 因 为内压 力不 足 、轴 向进 给量
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2010年04月23日
一、内高压成形设备构成
二、内高压成形模具
一、内高压成形设备构成
合模压力机
水平缸
模具
高 压 源
计算机 控制系统
液压系统
水压系统
1、合模压力机
• 功能：实现模具开闭，提供合模力; • 类型：多采用液压机；
12 Leabharlann 4特点： 合模时滑块行程无变化，但需长时间输 出力； 压力机输出力不能随滑块行程变化；
3、水压系统
管坯快速填充 回收与过滤
增压器补液
水压系统
4、高压源
• 功能：提供管坯变形高压； • 类型：多采用增压器； 时间 • 增压原理：活塞受力平衡原理，利用活塞面积比实现增压；
P2 A2 A1
• 最高压力: • 高压腔容积:
A1 p2 p1 A2
P 1
高压腔 低压腔
A1/A2：增压比
增压器规格
• 优点：生产效率高； • 缺点：设备通用性差，机械结 构较复杂，刚度要求高； • 短行程主缸行程在20-40mm
以50000KN压力机为例：使用短行程 压力机，合模与建立合模力时间约缩 短20%。
2、液压系统
• • • • • • 功能：提供增压器低压端和水平油缸的动力； 油泵：恒压变量泵； 压力：25MPa， 流量：保证油缸快速进给与增压器快速增压； 配有蓄能器提供能量； 伺服液压系统：泵站需配备高精度过滤器，并注意油液清洁；
水平缸数据 伺服阀数据 编码器类型 预设编码器
主过程界面
过程追踪曲线
二、内高压成形模具
构成
A-A
立柱
B
5
S
H
L
工作台
A
6 A
主要参数： 公称压力与台面尺寸 最大行程与闭合高度
长行程压力机
主缸
• • • •
使用传统通用压力机作为合模压力机； 主缸行程一般在500mm以上； 优点：产品变更容易，可一机多用； 缺点：合模力建立时间长、能耗大；
滑块
F 合模
上模 机身 下模
短行程压力机
• 常用增压器最大压力：400MPa • 关键技术：超高压动密封
增压器介质的选用
• • • • 低压端介质:液压油； 高压端介质:乳化液； 液压油：成本较高，高压压缩量大，清理困难； 水：密封难度大，易导致设备机体和成形零件的腐蚀；
5、模具功能轴
用于提供模具水平缸和冲孔缸动力。
6、计算机控制系统