CN102107244A - 薄壁零件冲压拉伸成形方法 - Google Patents

Abstract

薄壁零件冲压拉伸成形方法，针对厚度0.4～2mm的原料，将其减薄到原厚度50～100％；原材料为：镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、复杂结构拼焊板；方法具体为：采用柔性成型技术，借助于凹凸配合的模具和液压机；对上下压边圈和凹/凸模进行单独的施加液压压力控制；施加在凹/凸模上的主液压缸公称压力为25000～4500KN，压边液压缸的公称压力为主液压缸公称压力的50～67％；液室最高工作压力150MPa。本发明取得了预计效果，零件的合格率及效率明显提高，充液成形技术填补了行业应用空白，为彻底解决某型作动筒罩子成形的技术瓶颈，也为今后新型薄壁件钣金成形零件的研制奠定了坚实的基础。

Description

薄壁零件冲压拉伸成形方法

技术领域：

本发明涉及冲压成形技术领域，特别提供了一种薄壁零件冲压拉伸成形方法。

背景技术：

现有技术中，板材成形具有十分重要的地位。随着现代工业的发展，人们对板材成形零件的质量和外观要求越来越高，使得零件的成形复杂性大大的提高。对于-些复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，成形过程中经常会出现起皱、破裂和回弹等缺陷，严重影响成形件的质量，而解决这类问题的主要方法就是依赖工艺员的经验和直觉对模具进行修整，并且通过反复试验调试来保证成形质量。这不仅需要消耗大量的人力物力，而且周期长，效率低，质量不稳定，不能适应社会发展的需要。这使得人们迫切希望能够采用更为先进的成形工艺。

现有技术中，较大型薄壁非旋转体覆盖型拉伸件的加工方法一直以来就是需要解决的技术难题之一。现有技术中，加工中一直是在4000KN液压机上边成型、边靠钣金工配合手工敲修，每个零件要成型、敲修重复多次，这样加工出的零件表面还是存在死皱褶、拉裂等缺陷，表面质量差，合格率低，效率低，占用设备时间较长，严重影响生产的顺利进行。

随着零件批量生产的需要，对于薄壁零件冲压拉伸成形方法有迫切需求。人们期望获得一种技术要效果更好的薄壁零件冲压拉伸成形方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种技术效果更好的薄壁零件冲压拉伸成形方法。

本发明提供了一种薄壁零件冲压拉伸成形方法，所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.4～2mm的原料，要求将其减薄到原来厚度的50～100％；原材料要求为以下几种之一：镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、其他复杂结构拼焊板；其特征在于：所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：

采用柔性成型技术，借助于凹凸配合的模具和液压机；要求对上下压边圈和凹/凸模进行单独的施加液压压力控制；施加在凹/凸模上的主液压缸公称压力要求为25000～4500KN，压边液压缸的公称压力要求为主液压缸公称压力的50～67％；液室最高工作压力达到150MPa。

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法的优选保护内容还包括：

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.5mm的原料，允许将其减薄到原来厚度的70～100％；

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：采用柔性成型技术，借助于传统的凹/凸模、特别设计的凸/凹模和液压机；要求对上下压边圈和凸/凹模进行单独的施加液压压力控制；施加在凸/凹模上的主液压缸公称压力要求为3500KN，压边液压缸的公称压力为2000KN；液室最高工作压力达到100MPa；

所述的特别设计的凸/凹模具体要求是：其设置在液压缸中的液压杆前端，其前端面与传统凹/凸模形状基本一致；

在所述薄壁零件冲压拉伸成形过程中，凸/凹模逐渐伸入到与凹/凸模相配合的最终成型位置附近；

在作用的过程中所述的特别设计的凸/凹模与传统的凹/凸模之间填充有施压液体。

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法优选具体使用1Gr18Ni9Ti板材作为原料，所要求的零件反胀压力为2～3MPa，最佳液室工作压力为10MPa，最合理压边间隙为0.55～0.61mm。

所述薄壁零件冲压拉伸成形的工艺过程主要分为三大步：

1)压边：压边圈下行，将坯料预弯为双曲率形状并贴附于凹模面上；

2)反胀：在定压边力或定压边间隙的情况下，凸模下行到离板料一定的距离后，液室充液，按照设置的反胀压力进行初始反胀；

3)充液成形：在凸模不断下行的同时液室保持设定的成形压力，使得坯料包覆在凸模表面，最终成形出零件。

所述薄壁零件冲压拉伸成形模架的结构组成如附图1所示，具体构成部分为：支撑块1、上模板2、凸模3、压边圈4、压边缸5、凹模液室6、下模板7；构成关系由附图1结合现有技术能够清楚理解。

本发明相关理论基础补充介绍如下：

1、充液成形原理：充液成形是指采用液态的水、油或粘性物质作传力介质，代替刚性凹模或凸模，使坯料在传力介质的压力作用下贴合凸模或凹模而成形，它是一种柔性成技术。

与传统板成形工艺不同的是，充液成形中用液体来代替或用液体辅助成形。充液成形技术可以分为很多种，图3为其中较为典型的一种方法，充液拉伸成形。此种方法是利用在凹模中充以液体油，当凸模下行时，凹模液压室中的液体被压缩产生相对压力将毛坯紧紧的贴在凸模上，形成有力的摩擦保持效果，使工件完全按凸模形状成形。另外在凹模与板料下表面之间产生流体润滑，减少有害的摩擦阻力，这样不仅使板料的成形极限大大的提高，而且可以减少传统拉深时的容易引起的局部缺陷，从而成形零件的精度高，表面质量好。

2、充液成形的优点：由于液体的运用，使得充液成形有着摩擦保持、溢流润滑等特点。与传统工艺相比有其如下优越性：

1)液压成形仅需要单面凸模或凹模，另一半被液体介质所代替，减少了模具费用，一般模具费用可降低30％以上，降低了零件的生产成本。另外，模具材料可以用便宜的材料加工，加工精度要求较低，通用性好，配套数量少。非常适合于现代小批量多品种的柔性加工的要求。

2)能提高产品质量，并能大大改善产品性能，充液成形的零件重量轻、强度高，成形零件的回弹性小，零件的表面质量和尺寸精度得到提高。

3)成形极限提高，减少了工件的成形次数和退火次数以及配套模具数量和成本。

4)由于液体的应用，可以成形室温下一些难成形的材料如镁合金、铝合金、钛合金、高温合金以及复杂结构拼焊板等。

5)可以成形结构形状复杂的零件。

3、充液成形的主要缺陷及其理论分析：板料成形中常见的失稳主要是：受压失稳——起皱；受拉失稳——破裂。

起皱的理论分析：板料冲压成形中，面内产生复杂的应力状态，由于板厚尺寸同其它方向尺寸相比非常小，导致厚度方向不稳定。起皱产生的主要原因是由于板面内压应力而引起的失稳起皱和因材料流动不均匀与过剩等引起的堆积起皱。在板料成形过程中，当板面内维持理想曲面的应力状态不稳定或材料难于向理想曲面流动时，就会产生起皱现象。

充液成形过程中板料起皱的主要原因有：

1)毛坯相对厚度t/D0：板料毛坯的相对厚度越小，拉深变形区抗失稳的能力越差，也越容易起皱。

2)拉深系数d/D0：拉深系数越小，拉深变形程度越大，拉深变形区内金属的硬化程度也越高，所以切向压应力的数值也相应地增大。另一方面，拉深系数越小，拉深变形区的宽度越大，所以其抗失稳的能力变小。上述两个因素综合作用的结果，都使拉深系数较小时坯料起皱趋向加大。

3)压边间隙及压边力：采用定间隙或施加压边力压边时，都会因为间隙过大或压边力过小，使得坯料流入凹模过快，而引起起皱。

4)坯料形状：坯料形状太小的时候，会使得压边圈压不住法兰边，从而导致板料流动过多，引起起皱，而当坯料形状过大时，则会由于法兰边过大产生拉裂现象。

另外，坯料形状不合理，会使坯料流动不均匀也易引起内皱和破裂。

5)液室压力：液室压力是充液成形中的关键工艺参数之一，它的变化关系着零件最终的成败。当液室压力不足够大时，变形早期在悬空带区域将会发生起皱现象，由于液压力较低，成形中不足以将皱纹展平，而是随着凸模行程有增大趋势，继而引起法兰部分增厚，若此时法兰增厚过大，板料流入困难，进一步拉深将会破裂。

破裂的理论分析：在以拉为主的伸长类变形方式中，板料往往在某一部位过渡变薄甚至拉断，这种现象称之为拉伸失稳。在50年代初，H.W.Swift提出了塑性变形中的“分散性失稳”理论，R.Hill提出了“集中性失稳”理论，后来人们针对以前理论的缺陷，先后对“分散性失稳”理论和“集中性失稳”理论进行了修正。但是，分散性失稳理论和集中性失稳理论给出的成形极限图与试验结果有差距，需要进一步的研究工作使其逐步完善。根据拉伸失稳理论可以确定板料在不同应力状态(或应变状态)下，发生拉伸失稳时的极限变形(或应变强度)以及板料性能对极限变形的影响。

板料充液成形时产生破裂的主要原因有：

1)法兰起皱严重，使得坯料不能通过凸、凹模间隙；

2)压边间隙及压边力：采用定间隙或施加压边力压边时，都会因为间隙过小或压边力过大，使得坯料流入凹模困难，而引起破裂。

3)变形程度过大，即拉深比D/d，大于极限值；

4)坯料形状选择不合理时，使得坯料流动不均匀，会产生拉裂；

5)液室压力的影响：当液室压力过小时，板料和凸模头部不能很好贴合，即不能形成有效的摩擦保持效果，凸模和板料之间的相对滑动较大，随着凸模的行程，板料发生严重变薄，以致破裂。另外，若液室压力过高，在成形的早期就会把零件胀破。

4、预防起皱和拉裂的主要工艺措施：

1)选择合理的坯料形状；2)根据材料的塑性选择合理的变形程度；3)采用有压边圈的拉件：4)选择合理的凸、凹模间隙及其圆角半径；5)选用合理的润滑剂，以减少板料和模具间的摩擦；6)选择适宜的液室压力以及反胀压力。

5、成形过程数值模拟与实验结果分析：可以用有限元法对板材成形过程进行数值模拟分析，可以对多种不同的工艺方案进行预测分析，优化模具和工艺设计，预测成形过程中可能出现的工艺缺陷，如起皱和破裂，进而优化工艺方法，减少试模时间，提高产品质量，降低产品成本。

成形模拟工作中可以采用已被金属成形工业广泛应用的DYNAFORM有限元软件，其核心算法采用非线性动态显式算法的LS-DYNA。

采用DYNAFORM建立了该零件充液成形的模型，分别在不同液室压力、反胀压力和压边间隙的条件下进行了成形模拟，并通过工艺试验进行了验证，得到了该零件的最佳工艺参数。

1)零件几何模型的建立：如图4、5所示为具有复杂截面的发动机作动筒罩子薄壁构件模型，该零件具有不同锥度侧壁(零件侧面与底面之间的夹角成90°，60°不等)，法兰面为R400mm弧面，下底面为半径R370mm的弧面，其中下底面中含有一下陷鼓包，两个有较小圆角的凸起。该件厚度为0.5mm，轴向长度为450mm，径向长度为550mm。

由于该零件具有不同锥度侧壁，变形比一般锥度相同规则对称的零件更为复杂，采用传统成形方法难以一次成形，且成形过程中极容易出现破裂和难以消除的皱褶，因此，这种零件非常适合用充液柔性成形。

2)有限元模型的建立

3)工艺辅助面的设计：由于该零件有三处缺口，而充液成形要求液室密封来确保液压油***露以及压力设置的准确，因此，需要增加工艺辅助面。本着不浪费材料以及有利于成形的原则，通过DYNAFORM的DFE(模面工程)模块增加了三个缺口处的工艺辅助面，并尽量放大了工艺辅助面处的圆角半径。最终，为了确保充液成形过程中液室的密封，需要增加零件的工艺辅助面，最终成形后的零件为增加工艺辅助面之后的零件形状，如图6所示。

增加工艺辅助面之后的零件形状如图5所示，这也是充液成形后的零件形状。

4)坯料形状：坯料形状在零件成形中占有重要的地位，合理的毛坯形状不仅可以节约材料，而且还可以改变坯料内部的应力场和应变场，使得坯料在成形过程中变形均匀，进而提高成形极限和成形零件质量。对于一般型面零件例如圆筒形零件，由于其结构简单，对于所需成形坯料形状要求不高，但是对于型面复杂零件，特别是具有锥度的弯曲复杂型面件，在成形过程中坯料形状对成形质量有较大影响。

对于翘曲弯曲件来说，类似于变锥角零件，零件拉深深度较大，坯料变形程度剧烈，随着拉伸过程的进行金属变形不均匀程度逐渐变大。在成形过程中，坯料周边受到压边圈及凹模表面的约束，随着凸模的向下运动，毛坯逐渐变形并向凸模贴靠，直到最终成形。坯料形状太小的时候，会使得压边圈压不住法兰边，从而导致板料流动过多，引起起皱，而当坯料形状太大时，则会由于法兰边过大，内部拉应力加大，产生拉裂现象。另外，对于复杂型面件，所用成形坯料形状不合理，会使坯料流动不均匀，也易引起内皱和破裂。为了改善变形分布和拉深力的分布，就需要改变法兰处的拉伸力分布，其中，调整坯料形状来均衡拉深力是最直接有效的方法，因此有必要对坯料形状进行合理的选择，而把零件展开是一个实用而有效的方法。

通过DYNAFORM的BSE(坯料工程)模块，将增加工艺辅助面后的零件展开，并适当的增大了法兰，最终得到展开后的坯料如图7所示。

5)材料基本性能参数：零件所用材料为不锈钢(1Cr18Ni9Ti)，厚度0.5mm，通过单拉试验，

获得材料的基本成形性能参数如表1所示。

表1  1Crl8Ni9Ti基本力学性能参数

材料牌号	屈服强度0.2MPa	抗拉强度σb(MPa)	σ5(％)	泊松比μ	n值	K值
							1Crl8Ni9Ti	357	652	42	0.3	0.347	134

在建模过程中，模具作为刚体，采用刚性4节点单元进行离散化处理。板材则采用4节点Belytschko-Tsay壳单元，由于材料属于不锈钢零件，各向异性不明显，所以材料模型选择幂指数塑性各向同性材料模型，并根据表1输入相应的材料模型参数，从而完成对零件材料的定义。

充液成形模具设计：参见图1。

6、工艺过程设置：零件充液成形的工艺过程主要分为三大步：

1)压边：压边圈下行，将坯料预弯为双曲率形状并贴附于凹模面上。

2)反胀：在定压边力或定压边间隙的情况下，凸模下行到离板料一定的距离后，液室充液，按照设置的反胀压力进行初始反胀；

3)充液成形：在凸模不断下行的同时液室保持设定的成形压力，使得坯料包覆在凸模表面，最终成形出零件。

最终，通过DYNAFORM建立的该零件充液成形有限元模型如图7所示。

7、数值模拟和试验结果对比及其分析

液室压力对零件成形结果的影响：液室压力是充液成形最为关键的工艺参数。在将反胀压力统一设置为2MPa的情况下，对不同液室压力的成形分别进行了数值模拟和工艺试验，最终得出了该零件的最佳成形液室压力。

1)当液室压力设置为5MPa时，零件模拟结果如图9所示。可见，液室压力过小时，板料不能很好的贴模，产生内皱。

在试验过程中，液室压力为5Mpa成形出的零件结果如图10所示，其内皱情况与模拟结果基本一致。

2)当液室压力设置为10Mpa时，成形模拟结果如图11所示。此时液室压力较为合适，成形结果也较为理想。

在充液成形实验中，液室压力为10h狎a的拉深结果如图12示，与模拟结果一样，成形出了较为理想的零件。

3)当液室压力设置为15Mpa时，其模拟结果如图12所示。此时液室压力过大，在凹模圆角和侧壁出现了严重的拉裂现象。

液室压力为15Mpa的零件成形结果如图14所示，基本与模拟结果一致，过大的液室压力造成了侧壁和圆角处出现了多处破裂。

反胀压力对成形结果的影响：在充液成形中，适当的初始反胀可以有效的提高板料的成形性能和成形质量，因此反胀压力也是充液成形十分重要的工艺参数。为了确定该零件适宜的反胀压力，在液室压力均设置为10MPa的条件下，分别对不同的反胀压力进行了数值模拟和试验，结果如下：

1)反胀压力为1MPa的模拟结果如图15所示，在凸凹模圆角处都发生了破裂。

反胀压力为1MPa的成形试验结果如图16所示，与模拟结果相似，在其中的两个凹模圆角处出现了破裂。

2)在反胀压力为2MPa的条件下，模拟和试验结果分别如图17和图18所示，均获得了较为理想的成形结果。

为了更好的研究反胀压力对零件成形的影响规律，对多个反胀压力值下的成形进行了模拟，结果如表2所示：

表2不同反胀压力下的模拟结果

反胀压力/MPa	1	1.5	2	2.5	3	3.5
							模拟结果	破裂	破裂	成功	成功	成功	起皱

从表2中可以看出，当反胀压力过小时，不利于板料的成形，很容易发生破裂，当反胀压力过大时，会出现起皱，因此，合理设置设置反胀压力对板料成形十分关键。该零件的合适反胀压力为2～3MPa。

3)压边间隙对成形结果的影响：板料的成形是典型的大位移大变形问题，主要依靠金属的塑性流动宋成形零件。因此，决定金属流动的流畅程度的压边间隙对板料的成形有十分重要的影响。在液室压力均设为10MPa，反胀压力设为2MPa的情况下，分别对不同的压边间隙值进行了数值模拟和工艺试验，研究了压边间隙对板料充液成形的影响，并得到了该零件的合理压边间隙范围。

①当压边圈与凹模之间的压边间隙为0.53mm(1.06倍料厚)时，零件模拟结果如图17所示。由于压边间隙过小，法兰上的金属几乎没有往里面流动，因此，板料甚至还没来得及完全贴模就在圆角处出现了破裂。

压边间隙为0.53mm的成形试验结果如图18所示，与模拟结果基本相似，多处发生了破裂。

②当压边间隙为0.61mm(1.22倍料厚)时，零件模拟结果如图19所示，法兰边和零件底部发生了严重起皱。

压边间隙为0.61mm的成形试验结果如图20所示。从图中可以看出，零件的成形结果与模拟结果基本吻合，法兰边和底部都出现了较大的皱纹。

通过各不用压边间隙值成形的数值模拟，得到不同情况下的零件模拟结果如表3所示。

表3不同压边间隙下的模拟结果

压边间隙mm	0.53	0.55	0.57	0.59	0.61
						模拟结果	破裂	破裂	成功	成功	起皱

从表3中可以看出，当压边间隙过小时，零件很容易发生破裂，而当压边间隙过大时，则会发生起皱。该零件的合理压边间隙应为0.57～0.59mm。

结果讨论与分析：用DYN^FORM建立了该零件充液成形的有限元模型，分别在不同液室压力、反胀压力和压边间隙的条件下进行了数值模拟，并通过工艺试验进行验证，主要得到以下结论：

1)建立了正确的有限元模型，对该零件的充液成形进行了有效的数值模拟，并通过成形试验进行了验证，得到的试验结果与模拟结果基本一致。

2)通过BSE对成形零件进行展开，得到了合适的毛坯形状和尺寸，并在随后的成形模拟和工艺试验中得到了印证。

3)通过数值模拟分别研究了液室压力、反胀压力和压边间隙对该零件充液成形结果的影响，并通过试验进行了结果对比验证，得到了该零件成形的最佳液室压力为10MPa，最适宜反胀压力为2～3MPa，最合理压边间隙为0.57-0.59mm。

4)利用充液成形加工出的零件表面质量远远高于普通成形的零件，见图21、图22、图23

5)在上述最佳工艺参数的条件下，成形出了符合要求的实际零件。

6)充液成形特别适合于复杂、精密零件的成形，并可以有效的提高产品质量和缩短生产周期。数值模拟对实际生产具有重要的指导意义。

8、遗留问题及分析：北航为我们设计的配备在钣焊厂4000KN液压机上的增压装置，因公目资金问题未启动，本项目是在北航现有设备上用我们公司工具厂制造的原模具上的部分零件(凸模、凹模、压边圈等)，试验加工出来的零件。

增压装置的制造还应启动。整体模具未加工完，应随着增压装置的启动继续进行。

自于模具制造精度问题，压边圈和凹模间隙局部过大，导致整形时液室压力达不到设定值，两处凸包未完全成形到位。

零件成形后法兰边由于局部多料最终形成的“鼓楞”现象，此问题的产生与模具间隙不均匀及零件毛坯有关

本发明引进了充液成型技术。经过攻关组全体成员的共同努力，两种方案都取得了预计的效果，零件的合格率及效率都能提高2～3倍，特别是“充液成形”技术填补了行业空白，为彻底解决某型作动筒罩子成形的技术瓶颈，也为今后新型薄壁件钣金成形零件的研制奠定了坚实的基础。

附图说明：

图1为充液成型模架结构示意图；

图2为大作动筒隔热保护罩示意图；

图3为充液成形工艺原理示意图；

图4为作动筒罩子结构图之一；

图5为作动筒罩子结构图之二；

图6为增加工艺辅助面后的零件形状；

图7为展开后的坯料形状；

图8为零件有限元模型；

图9为液室压力为5Mpa的模拟结果；

图10为液室压力为5Mpa成形的零件照片；

图11为液室压力为25Mpa时模拟结果；

图12为压力为10Mpa成形的零件照片；

图13为液室压力为15Mpa的模拟结果；

图14为压力为15Mpa成形的零件照片；

图15为反胀压力为1MPa的模拟结果；

图16为反胀压力为1MPa的成形零件照片；

图17为反胀压力为2MPa压边间隙为0.53mm的模拟结果；

图18为反胀压力为2MPa压边间隙为0.53mm成形的零件照片；

图19为压边间隙为0.61mm的模拟结果；

图20为压边间隙为0.61mm成形的零件照片；

图21为原来的普通成形图形之一；

图22为原来的普通成形图形之二；

图23为现在的充液成形示意图。

具体实施方式：

实施例1

一种薄壁零件冲压拉伸成形方法，所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.5mm的原料，要求将其减薄到原来厚度的0.35～0.5mm；

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体使用1Gr18Ni9Ti板材作为原料，所要求的零件反胀压力为2～3MPa，最佳液室工作压力为10MPa，最合理压边间隙为0.55～0.61mm。

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：采用柔性成型技术，借助于凹凸配合的模具和液压机；要求对上下压边圈和凹/凸模进行单独的施加液压压力控制；施加在凹/凸模上的主液压缸公称压力要求为3500KN，压边液压缸的公称压力为2000KN；液室最高工作压力达到100MPa。

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法的内容还包括：

所述的特别设计的凸/凹模具体要求是：其设置在液压缸中的液压杆前端，其前端面与传统凹/凸模形状基本一致；

在所述薄壁零件冲压拉伸成形过程中，凸/凹模逐渐伸入到与凹/凸模相配合的最终成型位置附近；

在作用的过程中所述的特别设计的凸/凹模与传统的凹/凸模之间填充有施压液体。

所述薄壁零件冲压拉伸成形的工艺过程主要分为三大步：

1)压边：压边圈下行，将坯料预弯为双曲率形状并贴附于凹模面上；

2)反胀：在定压边力或定压边间隙的情况下，凸模下行到离板料一定的距离后，液室充液，按照设置的反胀压力进行初始反胀；

3)充液成形：在凸模不断下行的同时液室保持设定的成形压力，使得坯料包覆在凸模表面，最终成形出零件。

本实施例对应的是某型作动筒隔热保护罩，它的尺寸要求约为：550mm×450mm×0.5mm，其设计形状复杂，它的结构是在凹R上拉伸成形，拉伸的深度较深，形状即不对称也不规则，形状变化急剧，且在弧面上还有两个凸起的小凸包，零件较薄，料厚0.5mm。

原料要求为1Gr18Ni9Ti薄板，冲压成形加工出来的零件，设计技术条件允许在拉伸后局部料厚减薄到0.35mm，设计要求外观质量较高，要符合标准件要求。

零件充液成形试验所采用试验设备为某型双动液压机，该双动液压机可以分别对上下压边圈和凸模进行单独自动控制，主缸公称压力达到3500KN，压边缸公称压力达到2000KN，液室最高工作压力高达100MPa，***中采用PLC(可编程控制器)控制，可对板材充液成形整个过程实现自动化操作和精确控制。

关于相关原理和实际操作过程的说明请参见说明书中相关部分。

实施例2

本发明提供了一种薄壁零件冲压拉伸成形方法，所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.4～2mm的原料，要求将其减薄到原来厚度的50～100％；原材料要求为以下几种之一：镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、其他复杂结构拼焊板；

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：采用柔性成型技术，借助于凹凸配合的模具和液压机；要求对上下压边圈和凹/凸模进行单独的施加液压压力控制；施加在凹/凸模上的主液压缸公称压力要求为25000～4500KN，压边液压缸的公称压力要求为主液压缸公称压力的50～67％；液室最高工作压力达到150MPa。

所述的特别设计的凸/凹模具体要求是：其设置在液压缸中的液压杆前端，其前端面与传统凹/凸模形状基本一致；

在所述薄壁零件冲压拉伸成形过程中，凸/凹模逐渐伸入到与凹/凸模相配合的最终成型位置附近；

在作用的过程中所述的特别设计的凸/凹模与传统的凹/凸模之间填充有施压液体。

所述薄壁零件冲压拉伸成形的工艺过程主要分为三大步：

1)压边：压边圈下行，将坯料预弯为双曲率形状并贴附于凹模面上；

2)反胀：在定压边力或定压边间隙的情况下，凸模下行到离板料一定的距离后，液室充液，按照设置的反胀压力进行初始反胀；

3)充液成形：在凸模不断下行的同时液室保持设定的成形压力，使得坯料包覆在凸模表面，最终成形出零件。

Claims (4)

1.薄壁零件冲压拉伸成形方法，所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.4～2mm的原料，要求将其减薄到原来厚度的50～100％；原材料要求为以下几种之一：镁合金、铝合金、钛合金、高温合金、复杂结构拼焊板；其特征在于：所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：

采用柔性成型技术，借助于凹凸配合的模具和液压机；要求对上下压边圈和凹/凸模进行单独的施加液压压力控制；施加在凹/凸模上的主液压缸公称压力要求为25000～4500KN，压边液压缸的公称压力要求为主液压缸公称压力的50～67％；液室最高工作压力达到150MPa。

2.按照权利要求所述薄壁零件冲压拉伸成形方法，其特征在于：

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体针对厚度0.5mm的原料，允许将其减薄到原来厚度的70～100％；

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体为：采用柔性成型技术，借助于传统的凹/凸模、特别设计的凸/凹模和液压机；要求对上下压边圈和凸/凹模进行单独的施加液压压力控制；施加在凸/凹模上的主液压缸公称压力要求为3500KN，压边液压缸的公称压力为2000KN；液室最高工作压力达到100MPa；

所述的特别设计的凸/凹模具体要求是：其设置在液压缸中的液压杆前端，其前端面与传统凹/凸模形状基本一致；

在所述薄壁零件冲压拉伸成形过程中，凸/凹模逐渐伸入到与凹/凸模相配合的最终成型位置附近；

在作用的过程中所述的特别设计的凸/凹模与传统的凹/凸模之间填充有施压液体。

3.按照权利要求所2述薄壁零件冲压拉伸成形方法，其特征在于：

所述薄壁零件冲压拉伸成形方法具体使用1Gr18Ni9Ti板材作为原料，所要求的零件反胀压力为2～3MPa，最佳液室工作压力为10MPa，最合理压边间隙为0.55～0.61mm。

4.按照权利要求所3述薄壁零件冲压拉伸成形方法，其特征在于：所述薄壁零件冲压拉伸成形的工艺过程主要分为三大步：

1)压边：压边圈下行，将坯料预弯为双曲率形状并贴附于凹模面上；

2)反胀：在定压边力或定压边间隙的情况下，凸模下行到离板料一定的距离后，液室充液，按照设置的反胀压力进行初始反胀；

3)充液成形：在凸模不断下行的同时液室保持设定的成形压力，使得坯料包覆在凸模表面，最终成形出零件。

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