管件液压柔性成形优点及应用范围
管件液压成形技术在汽车制造中的应用研究
收稿日期:2004-04-05文章编号:100622343(2004)052065203管件液压成形技术在汽车制造中的应用研究杨 兵, 张卫刚, 林忠钦, 李淑慧(上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200030,E 2mail :yangbing @ ) 摘 要:阐述了管件液压成形的基本概念及其优点,介绍了在汽车制造领域中的应用,综述了管件液压成形技术的研究成果,重点介绍材料、塑性失稳、加载路径优化、预成形等问题;讨论了应用研究中进一步的发展方向。
关键词:管件;液压成形;加载路径中图分类号:TG 394 文献标识码:A 汽车轻量化是目前汽车设计制造的发展方向。
实现汽车轻量化一个重要方面是改进车身结构,采用轻型结构来达到减轻自重的目的。
一个有效途径是对满足力学要求情况下的构件采用空心结构,既可减轻重量节约材料又可充分利用材料的强度和刚度。
另一方面,传统车身零件制造常采用分离成形法,即利用不同压力机分别冲压成形单个零件,然后将各零件焊接组装成目标部件。
这种方法虽然选材、制造灵活,但由于零件数目多,存在装配精度低,焊接量大,车身刚度差,冲压、装配成本高等缺点。
因而,一种既能减轻车身自重,又能提高制造质量、降低生产成本的先进制造技术———管件液压成形技术(又称内高压成形技术)发展起来了。
1 成形原理 管件液压成形技术通常是用管坯作为原材,通过对管腔内施加液体压力、轴向施加负荷作用,使其在给定模具型腔内发生塑性变形,管壁与模具内表面贴合,从而得到所需形状零件的技术。
▲图1 管件液压成形原理图1.管坯 2.上模 3.液体介质4.冲头 5.下模 6.成形件 管件液压成形过程如图1所示。
先将管坯放入下模腔内;然后管件两端的柱塞冲头在液压缸的作用下压入,将管件腔密封,液体介质不断通过冲头内的液体通道流入管件腔;此时上模向下移动,与下模共同形成封闭的模腔,最后高压泵与阀门控制液体压力不断增大,冲头向内推动管件,管壁变形并逐渐贴模,最终得到所需形状的零件。
现代液压成形技术
薄壁多通管内高压成形技术
缺陷形式：支管顶部 破裂、主管起皱、Y 型支管过渡区内凹 多通管件的应用： 1.排气歧管：内壁光滑、 壁厚薄、质量轻
内高压成形设备和模具
内高压成形机由合模压 力机、高压源、水平缸、 液压泵站、水压系统和 计算机控制系统六部分 组成。 工作过程：闭合模具— 施加合模力—对管材内 填充加压介质—管端密 封—按加载曲线施加内 压和轴向进给—增压整 形—卸压—去合模力— 退回冲头—开模
板材充液拉深成形技术
介质传递载荷，使板材在传力介 质的压力作用下 贴靠凸模以实现金属零件的成形。 成形工艺过程如图所示; 板材充液拉深特点： 1.成形极限高 2.尺寸精度高、表面质量好 3、道次少 4、成本低 适用范围：适用于筒形、锥形、抛 物线形盒形领域的等变形程度超 过普通拉深成形极限的板材零件 eg:航天领域整流罩、头套以及汽 车领域的发动机等覆盖件。
现代液压成形技术
目录
一· 概论 二· 内高压成形技术 三· 液力胀接和液压冲孔 四· 板材充液拉深成形技术 五· 封闭壳体无模液压成形技术一· 概论
性
加工技术，也称为液力成形。 分类：按使用的液体介质不同，分为：水压成形和油压成形。 按使用的坯料不同，分为：1）管材液压成形（内高压成形）2）板料液压 成形.3）壳体液压成形 特点：（1）仅需要凹模或凸模，省去模具加工费用和时间，壳体液压成形不需要 凸 凹模 （2）液体具有实时可控性
基本原理：采用液体作为传力
封闭壳体无模液压成形技术
基本过程：先由平板或经过 辊弯的单曲率壳板组焊成封 闭多面壳体，然后再封闭多 面壳体内充满液体介质（通 常为水），并通过一个加压 系统向封闭多面壳体内施加 内压，在内压作用下，壳体 产生塑性变形而逐渐趋向于 球壳。 对于单曲率壳体，该工艺的 主要工序为：下料—弯卷— 组装焊接—液压成形
管件液压成形技术及其在汽车零部件制造中的运用
76 今日制造与升级Technology 技术管件液压成形技术最早是在1940年被提出的一种技术，通过对管件液压成形技术的合理应用，成功制造三通管件，在此背景下，管件液压成形技术被广泛应用到管道等不同领域当中。
随着社会的不断发展，促使管件液压成形技术得到一定完善，并且将其应用在汽车零部件制造领域中。
人们生活质量的不断提升，对汽车的需求、要求也不断提高。
在全世界范围内存在能源紧张问题、环保问题，汽车行业作为我国发展的重要行业，各个汽车主机厂对于零部件生产工作给予更多重视。
基于此，通过对管件液压成形技术的合理应用，使得汽车的生产能够跟上时代发展步伐。
1 管件液压成形技术分析1.1 技术基本原理管件液压成形技术通常情况下是将预处理过的定尺管材，按照要求在模具型腔当中放置，同时高压液体需要注入到管件中，在此期间，管件两端补料工作要快速实施。
这样操作能利用模具约束作用实现管件冲模，慢慢地让外壁和模具型腔贴合在一起，以此可以制造出各种形状的中空式零件。
管件液压成形技术适用于不同的复杂结构件中，比如，圆形构件、矩形构件以及异型截面等，在此类构件中应用，能够具备较高精密度。
管件液压成形技术的基本原理如下：（1）已经预处理过，并且符合规定标准的定尺管材，要合理地存放在打开模具型腔中，并对其位置进行明确。
（2）压机作用模具闭合，补料密封头转移至模具内腔，若此时状态下，模具是闭合的，密封头转移，停留补料导向的过渡位置。
（3）在将低压乳化液注入到管件过程中，要合理应用预填充回路，补料会填满管件内腔与模具型腔。
在这一过程中，需要将空气排出，而乳化液会在经过模具泄露孔时，被收集到槽中。
（4）补料密封头会在向模具内腔方向转移过程中封住管件两端，这样可以实现内腔的封闭。
（5）经过补料密封头的内孔，将高压乳化液注入到管件当中，这时会出现充模胀形。
在此期间，要将轴向补料力施加到管件两端位置。
并将管件端部存在的材料，直接推入到模具型腔当中，这样膨胀过程中所需要的材料才能得到补充。
现代液压成形
26
充液拉深成形
用液体介质代替凹模传递 载荷，液压则作为辅助成 形的手段，可减小普通拉 深成形中凸、凹模之间坯 料的悬空区，使该部分坯 料紧贴凸模，零件形状尺 寸最终靠凸模来保证。
充液拉深成形中的液压作 用形成了坯料与凸模之间 的摩擦保持效果，提高了 凸模圆角区板料的承载能 力，抑制坯料减薄和开裂， 可有效提高成形极限、减 少成形道次。同时，液体 从坯料与凹模上表面间溢 出可形成流体润滑，促进 外围板材进入凹模，缓解
现代液压成形技术
1
2
3
4
5
目录
一、概述
1.液压成形技术分类和特点 2.现状与发展趋势
二、内高压成形（管材）
1.工艺与应用范围 2.主要工艺参数 3.缺陷、管材 4.内高压成形设备与模具
三、板材充液拉深
工艺、特点和适用范围
四、封闭壳体无模液压
工艺、特点和应用范围
6
1.液压成形技术分类和特点
种类：由内向外冲孔、由外向内冲孔。
管端切割：使用激光切割机。
22
内高压成形设备与模具
内高压设备组成 合模压力机、高压源、水平缸、液压泵站、
水压系统、计算机控制系统。
23
24
25
板材液压成形
采用液体作为传力介质以代替刚性的凸模 或凹模来传递载荷，使坯料在液体压力作 用下贴靠凹模或凸模，从而实现金属板材 零件的成形。
板料液压：筒形、锥形、盒形及复杂形状均可；材料涉及 碳钢、高强钢和铝合金等；材料厚度为0.2~3.2mm；拉深 比可达2.6。我国哈工大已能设计生产拉深力达4000kN， 成形液压达100MPa的双动液压拉深机，造价成本远低于 国外产品。但在超高压、计算机精确控制领域仍有较大差 距。发展趋势为大型复杂型面成形、低塑材料拉深等方向。
管件液压成形技术及其在汽车零部件制造中的运用
管件液压成形技术及其在汽车零部件制造中的运用摘要：随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，我国在汽车工业方面取得长足进步，目前已成为全球最大的汽车生产国和消费国之一。
但是我国汽车产业在技术研发、产品质量等方面仍然存在较大进步空间，特别是近年来频繁发生的交通事故引起社会对汽车安全性问题的广泛关注，使得人们对汽车产品的品质要求越来越高。
关键词：管件液压成形技术；汽车零部件制造；运用引言为了响应我国飞速发展的社会趋势，许多汽车零部件制造企业开始了大规模地生产制造以促进汽车产业的生产发展。
这对于汽车零部件制造企业是一个很大的机遇，也是一个很大的挑战，基于是能够让汽车零部件制造企业在这一时机能大量生产制造汽车零部件来促进自己企业的经济发展，挑战就是随着科学技术的不断进步，汽车零部件制造企业对于技术的要求有了更高的要求，对于汽车零部件的制造质量也有了更高的把控，需要汽车零部件制造企业能对自己的制造质量有严格的控制来满足现代化发展的需要。
1管件液压成形技术在汽车零部件中的应用分析1.1具体应用将管件液压成形技术应用在汽车零部件中之后，使得技术得到快速发展，并且已经成为韩国、日本、美国等先进国家，汽车零部件制造的主流技术。
在宝马、沃尔沃等主机厂推出的中高档车型当中，使用了管件液压成形技术，而国内的合资厂，比如，上海大众、一汽大众等，也能够对管件液压成形技术进行合理应用。
并逐渐推出自主品牌车型，比如，奔腾系列与荣威系列等。
从当前不同汽车车型应用中可以看出，管件液压成形技术通常情况下，会被应用在四大类中，分别是应用在底盘悬架系统零件制造中、应用在车身结构件制造中、应用在发动机零件制造中、应用在支撑框架类零件制造中。
在底盘悬架零件系统中应用，往往是横向稳定杆、转向管柱、控制臂等；在车身结构中的应用，是在A、B、C柱，车顶横梁、挡风玻璃支架等。
发动机系统零件中的应用，是在三元催化转化器、排气歧管等；支撑框架类零件中的应用，通常是在仪表板支架、座椅框架等。
液压成形
液压成形摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。
液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。
关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形.1概述现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。
对于批量小、尺寸多变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。
这就迫切需要研究一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。
液压成形技术正是在这种背景下提出来的液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。
它能够改善工件内部应力状态，提高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小，具有传统拉深无法比拟的优越性。
液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。
液压成形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。
如果按照加工过程的特点,可以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等2 管材液压成形2.1管材液压成形的历史及原理管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。
由于相关技术的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在工业上并未得到广泛应用。
但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现,管材液压成形开始得到大力发展。
上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛应用。
管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体介质，使其产生高压，同时还在管坯的两端施加轴向推力，进行补料，在两种外力的作用下，管坯材料塑性变形，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液压成形原理如图1 所示图1 管件液压成形原理示意图当零件轴线不是直线模腔分模面处截面小于管坯截面时，需进行弯管冲压等预工艺，以便管坯能顺利置入模腔中，如有必要，在液压成形之前还需进行退火处理2.2管材液压成形优点：与传统的冲压焊接工艺相比，管件液压成形工艺具有以下优点:(1 ) 减轻零件质量，节约材料; (2 ) 提高零件的强度和刚度，特别是疲劳强度; ( 3) 减少零件数量节约模具成本；(4) 零件整体成形，可减少后续机械加工和组装焊接量，简化生产流程，提高生产效率; (5) 提高加工精度，减少装配误差积累，可提高产品质量; (6)降低生产成本; (7) 结构形状设计更趋灵活优化。
5.请简述液压成型技术加工方法原理及其优点
请简述液压成型技术加工方法原理及其优点液压成型技术是一种高效、精确、适用范围广、成本低、环保的加工方法。
下面将分别从高效性、精度高、适用范围广、成本低、环保性等方面介绍液压成型技术的原理及其优点。
1.高效性液压成型技术采用液体作为传力介质，通过施加高压液体来传递成型力，使得生产效率大幅提高。
在生产过程中，由于液压成型可以连续进行，减少了模具更换和调试的时间，进一步缩短了生产周期。
此外，液压成型技术可以同时进行多个工件的加工，提高了生产效率。
2.精度高液压成型技术采用液体作为传力介质，通过控制液体的压力和流量，可以精确控制成型力，从而保证了制品的精度和一致性。
此外，液压成型技术的模具精度高，从而进一步提高了制品的精度和质量。
3.适用范围广液压成型技术适用于各种材料和复杂形状的制品加工。
对于不同材质和厚度的材料，可以通过调整液体的压力和模具的形状来满足加工要求。
此外，液压成型技术可以加工各种复杂形状的制品，如曲面、镂空等，适用范围非常广泛。
4.成本低液压成型技术采用液体作为传力介质，可以重复利用液体，降低了能源成本。
此外，液压成型技术的模具更换和调试时间短，减少了人工成本。
同时，液压成型技术可以同时进行多个工件的加工，提高了生产效率，进一步降低了生产成本。
5.环保性液压成型技术采用液体作为传力介质，与传统的机械加工方法相比，噪音污染和废弃物减少。
在生产过程中，液压成型技术可以控制液体的使用量，避免浪费和污染环境。
此外，液压成型技术的模具可以重复使用，减少了资源浪费，进一步体现了环保性。
综上所述，液压成型技术具有高效性、精度高、适用范围广、成本低、环保性等优点。
在现代化的加工制造业中，液压成型技术已经成为一种重要的加工方法，为提高生产效率、降低成本、保护环境等方面做出了积极的贡献。
柔性塑胶管道的用途
柔性塑胶管道的用途柔性塑胶管道是一种高弹性、耐腐蚀、轻量化且具有良好弯曲性能的管道材料。
由于其独特的性质，柔性塑胶管道被广泛应用于许多不同的领域和应用场景中。
1. 建筑行业在建筑行业中，柔性塑胶管道可用于管道的输送和排放，如：供水、排水、气体输送等。
柔性塑胶管道材料具有优异的抗负荷和抗冲击性能，能够适应不同的使用环境和受力情况，并且容易安装和调整，这些属性使得其在建筑行业中使用非常普遍。
2. 工业领域在工业领域中，柔性塑胶管道可以用于输送化学品、溶剂、食品和其他液体或气体。
柔性塑胶材料具有良好的耐腐蚀性能和无污染性，可保弊输送物质的纯洁性，避免污染和健康问题。
此外，柔性塑胶管道还具有高弹性和耐磨性，在工业领域中可以承受更高的压力和更长的使用寿命。
3. 农业中在农业中，柔性塑胶管道通常用于灌溉系统、喷灌系统和禽畜养殖系统中。
柔性塑胶管道材料的灵活性允许其在农业中被弯曲和旋转，从而适应不同的农艺环境。
这些材料还具有抗紫外线、耐腐蚀和无毒等优点，使其在农业中得到广泛应用。
4. 石油和天然气行业柔性塑胶管道被广泛应用于石油和天然气行业中的不同应用场景。
例如输送石油和天然气的管道、水泥混合物输送管道以及高压泵和压缩机的排气管道等。
由于其良好的耐腐蚀性、耐高压性和灌注性能，柔性塑胶管道材料已成为石油和天然气行业中不可替代的管道材料。
5. 交通运输柔性塑胶管道还被广泛应用于自行车和汽车制造业中。
例如自行车中的刹车软管，以及汽车中的散热水管和进气管。
这些管道具有高弹性和耐高温性能，可以在恶劣的气候和不良路况下运转正常。
在总体上看，柔性塑胶管道的用途非常广泛，这得益于其优异的性能和适应性，而且这种管道的使用还可以保证节约成本和提高效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
德国于70 年代末开始管材液压柔性成形基础研究，并于90 年代初率先开始在工业生产中采用管材液压柔性成形技术制造汽车轻体构件。
德国奔驰汽车公司（DAIMLERBENZ）于1993 年建立其管材液压柔性成形车间,宝马公司(BMW)已在其几个车型上应用了管材液压柔
性成形的零件。
用管材液压柔性成形可以一次成形出沿着构件的轴线截面不
同的复杂零件，这是管材液压柔性成形的主要优点。
另外，与传统的冲压焊接工艺相比，管件液压柔性成形的主要优点还有以下几个方面。
（一）减轻重量节约材料。
对于图3 空心轴类可以减轻40~50%，节约材料可达75%。
汽车上部分采用冲压工艺与管材液压柔性成形的产品结构重量对比如表1。
机加工管材液压柔性成形
图3 阶梯轴
表1 汽车上部分冲压件与管材液压柔性成形件的重量对比
（二）减少零件和模具数量，降低模具费用。
液压柔性成形件通常仅需要一套模具，而冲压件大多需要多套模具。
副车架的组成零件由6 个减少到1 个；散热器支架的组成零件由17 个减少到10 个。
（三）可减少后续机械加工和组装焊接量。
以散热器支架为例，散热面积增加43%，焊点由174 个减少到20 个，装备工序由13 道减少到6 道，生产率提高66%；
（四）提高强度与刚度，尤其疲劳强度。
仍以散热器支架强度为例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。
（五）降低生产成本。
根据德国某公司对已应用零件统计分析，管材液压柔性件比冲压件平均降低15~20%，模具费用降低20~30%。
（六）成形零件的精度提高。
成形零件的尺寸精度从原来的IT14 提高到IT10。
管材液压柔性成形适用于制造航空、航天和汽车领域的各种异形的空心构件，在汽车领域，德国处于世界研究的最前沿。
目前在汽车上应用有：排气系统；底盘构件；车身框架、座椅框架及散热器支架；凸轮轴等。
以下就针对这些方面进行论述。