汽車行業(yè)內(nèi)高壓成形技術

時間：2015-06-16作者：廣東思豪內(nèi)高壓科技有限公司瀏覽：2

	汽車行業(yè)內(nèi)高壓成形技術


	主要分析了內(nèi)高壓成形鋼管在汽車行業(yè)等行業(yè)的運用,內(nèi)高壓成形的原理,內(nèi)高壓成形所涉及的材料。
  內(nèi)高壓成形概念：
  內(nèi)高壓成形屬于金屬管材沖壓領域的成形，利用液體壓力使異型管件在預設的型腔內(nèi)成形，管材內(nèi)部增壓和軸向加力補充材料，然后把管材壓入到模具型腔使其成形為所需工件通過內(nèi)高壓成形制成結構復雜的單一整體構件,提高零件的強度和抗沖擊性能，降低零件的重量，提高產(chǎn)品的競爭力。管材液壓成形使用的壓力較高（一般不**過400MPa），又稱內(nèi)高壓成形（Internal High Pressure Forming). 通常液力成形分為3中，一種是殼液力成形。*二是板液力成形。它是一種以輕量化和一體化為特征的一種空心變截面輕體構件的**制造技術


內(nèi)高壓成型液壓機領域用途：主要應用于汽車領域，如衛(wèi)生潔具部門銅管結垢，排氣系統(tǒng)管件，汽車底盤管件，可以用內(nèi)高壓成形整體制造。
1、【兩通、三通、多通管件內(nèi)高壓成型】2、【管材水脹內(nèi)高壓成型液壓機】3、【汽車管件、汽車底盤管件 、汽車消音器、**設備內(nèi)高壓成型】4、【金屬內(nèi)高壓成型液壓機】5、【波紋管內(nèi)高壓成型】6 【杯壺中孔肚大內(nèi)高壓漲型】早在20世紀80年代就已經(jīng)為鋼質(zhì)管接頭和銅質(zhì)管接頭的制造設計出和提供了**臺壓力機。內(nèi)高壓成形適用于制造航空航天及汽車行業(yè)所使用的沿構件軸線有變化的圓形截面、矩形截面或異型截面空心構件。


內(nèi)高壓水脹設備適合下列產(chǎn)品列表分類:
 1 不銹鋼管件T型,T型、L型和多通各工業(yè)管件、水龍頭、波紋管等
 2 空調(diào)銅管件、合金管件、復合材料管件、異型管件等
 3 汽車排氣管消音器、汽車底盤管件、汽車水箱等
 4 發(fā)動機和設計組件
 5 各類杯、壺、蓋、瓶、中空兩端小中間肚大的產(chǎn)品等
 6 航空、航天管件產(chǎn)品、**產(chǎn)品等




液壓脹形技術參數(shù)：適合材料厚度(壁厚)長度、外徑
   管件壁厚::0.3-10mm  
   管件長度:50-6000mm，非標定制
   產(chǎn)品外徑:6-2000mm


水脹高壓:40MPa-300MPa 水脹模具為客戶量身定做


機械結構：
YB98可分為5大部分:
1.機身主體部份; 2.油缸液壓站部分;  3.增壓缸部分;  4.水泵系統(tǒng)部分; 5. 液壓電氣系統(tǒng)部分及增加功能部(觸摸屏顯示及 plc控制,可以數(shù)控調(diào)整系統(tǒng)壓力和水脹內(nèi)高壓力及時間).
（1）機身采用三梁四柱立式結構，立柱采用**壓預緊；主缸、滑塊在上，增壓缸進行水脹力控制，安裝固定于下梁底面；同步缸安放于機器后部；左右鎖模缸進行左右鎖模及封水，固定于下梁左右兩側，下缸起**出作用，固定安裝于下梁下面。
 2）滑塊導向的潤滑采用注油潤滑。
（3）主缸噸位由主缸單缸實現(xiàn)，水脹噸位由推進缸實現(xiàn)。
（4）機器T型槽由我司按常規(guī)要求設計。
（5）油箱置于機架右側，油泵入口配我司常規(guī)油液過濾器


2.油缸液壓站部分;
（1）液壓控制系統(tǒng)地面放置于機身右側
（2）液壓站油泵入口裝吸油過濾器、油箱注油口裝空氣濾清器。
（3）液壓控制系統(tǒng)液壓元件集中布置。
（4）油路管路采用**液壓軟膠管隔震。
（5）動力裝置（油泵電機組）提供壓機工作的主壓力和工作速度。
（6）方向閥及壓力閥等:著名品牌。
（7）主油缸及推進缸采用活塞式油缸。




3.水泵系統(tǒng)部分; 
220V電動機、水泵、溢流閥、壓力繼電器及水箱、水管組成。       


4. 液壓電氣系統(tǒng)部分


（1）有獨立的控制柜，電器柜上裝觸摸屏，用來對各種參數(shù)的設定。
（2）設有集中操作控制臺，控制臺面板上布有工作狀態(tài)指示燈、顯示儀表和必要的操作按鈕及選擇開關。
設急停、半自動、手動、雙手按鈕五個按鈕以方便操作。其中半自動、手動采用鑰匙控制選擇方式。
（3）電氣控制采用PLC控制系統(tǒng)。
（4）電氣系統(tǒng)穩(wěn)定工作條件：電源：220V/380V±10%；環(huán)境溫度：-5℃ —45℃，相對濕度：50—90%，控制電源220V。
（5）電氣元件：PLC或同等檔次及以上品牌；其他電器件著名品牌




5.增壓缸部分;       
活塞式推進缸和柱塞式水缸連接而成，配有高壓水管連接擠水底板.




內(nèi)高壓成型液壓機技術優(yōu)勢特點：
1、生產(chǎn)工藝簡捷性等方面比傳統(tǒng)的沖壓焊接方式優(yōu)越得多。
2、節(jié)約材料,減輕重量、內(nèi)高壓件減輕重量到30%-50%
3、提高疲勞強度
4、降低生產(chǎn)成本和模具費用30%
5、降低生產(chǎn)成本，提高了工作效率
6、該機壓力穩(wěn)定、重復定位精度高、噪聲小、能耗低
7、降低生產(chǎn)成本，提高了工作效率。
8、精度高、噪聲小、能耗低。
9、減少了零件數(shù)，可減少模具數(shù)量
成型特點：
1、產(chǎn)品和模具設計靈活，工藝過程簡捷
1、成型的產(chǎn)品成本低且成型性好，配料較好選擇無縫管、拉拔管（DOM）激光焊管（成型性較佳）
2、模具成本比傳統(tǒng)模具少約50%
3、與傳統(tǒng)的沖壓技術相比液壓成形只需一步就可成形相同零件
4、變合模力設計，成形零件壁厚均勻，減薄少。
5、采用二通插裝閥控制，能實壓力、位移實時的精確控制


內(nèi)高壓成形工藝，原理，特點：
以采用內(nèi)高壓成形工藝加工T型管接頭為例來說明內(nèi)高壓成形工藝的基本原理,水脹取代了油脹。開始管坯放在下模上，然後模具閉合，管坯兩端由密封壓頭密封，接向管坯內(nèi)腔注滿壓力介質(zhì)，然后通過水的流動性和**高壓擠壓，把水的作用力在管壁上使管件產(chǎn)生變形，根據(jù)模具設計，擠壓成模具內(nèi)腔的輪廓形狀。
較後打開模具，取出產(chǎn)品。 介質(zhì)的流動性根據(jù)客戶的產(chǎn)品而定。在不同的形狀。擠壓水的受力方向往往也是不同的。讓管壁產(chǎn)生連續(xù)塑性變化，只管擴脹的幅度要大的多。因為彎管的形狀水的流通性也收到了阻礙，所以難度也比較大。
通常在脹形過程中出現(xiàn)四種不同現(xiàn)象：**是折曲。*二是皺紋，*三是破裂 ，*四是折迭。影響整個因素是因為模具和水的壓力控制沒有達到標準。在管材的材料極限值內(nèi)，產(chǎn)品不會產(chǎn)生失效狀況。


內(nèi)高壓成型過程：
 管材內(nèi)高壓成形過程。由水脹模具由上模和下模構成。下模固定在工作臺上，如果是彎管通過彎管機解決前期工藝先將管坯彎曲到要求的形狀，在成形工藝中成為預成形，脹形過程又專門的成型水脹機設備，然后放人下模腔內(nèi)，接著鎖模，充液高壓成型。




管件內(nèi)高壓成形技術取代傳統(tǒng)的沖壓技術后，水脹內(nèi)高壓成形的優(yōu)勢提高零件的脹形后的產(chǎn)品強度和抗沖擊性能，降低零件的重量，提高產(chǎn)品的競爭力。標準的數(shù)控內(nèi)高壓成形油壓機，主缸鎖模力可以達到萬kN，增壓器較大壓力為350MPa。提高了國內(nèi)中小企業(yè)的生產(chǎn)效率。采用左右側缸同步控制，精度可以達到0.2mm以內(nèi)。現(xiàn)如今在汽車配件行業(yè)大大的使用，用于橫向軌道、汽車副車架、車頂框架、及排氣管等。工業(yè)管件行業(yè)的三通接口，兩通接口，Y形接口。根據(jù)客戶的產(chǎn)品需要，給客戶提供彎管機設備，擴孔機設備。內(nèi)高壓成形主要技術在與**高壓密封和程序系統(tǒng)控制。內(nèi)高壓成形制造的典型結構件、枝杈管件、異形管件和空心軸類件。思豪液壓在國內(nèi)汽車主機廠及零部件廠研制了多臺生產(chǎn)用大型內(nèi)高壓成形機。


隨著時代發(fā)展**高壓動密封技術和**高壓計算機控制技術的突破，我司在成形技術 較高壓力可達到400MPa。一件產(chǎn)品意見模具，一次整體成形，成品零件精度高。多年來我們在液力成形工程開展了內(nèi)高壓成形機理、工藝、模具及設備的相關研究。根據(jù)不同產(chǎn)品材料和成形極限，應力應變等工藝基礎理論。不斷提高模具精度，機體的設計和產(chǎn)品脹形的壁厚控制，以及在高壓封水的穩(wěn)定性和同步精度的控制管件技術。目前，以及在汽車消音器，排氣管，鋁合金管件的廠家進行了大批量生產(chǎn)。


內(nèi)高壓成形原理和分類按零件種類可以分為三種
**種為不銹鋼、銅管、鋁管等材質(zhì)的兩通、三通管、四通管或多通管件，其中難度較大是非對稱的Y型三通管件。
第二類為變徑管件，軸線為直線或彎曲度很小的二維曲線，截面形狀多為圓形或矩形，因管件或截面周長差較大，成形時軸向需要補料；
第三類，零件的軸線為二維或三維曲線零件，截面形狀為矩形、多邊形或異形，成形時軸向不需要補料；


內(nèi)高壓極限膨脹的零件尺寸和工藝因素：


1>較大界面的部位、成型區(qū)長度 
2>零件的形狀 ，非對稱均勻的結構極限膨脹率是地獄對稱產(chǎn)品的形狀結構
3>管件的厚度 
4>加載的曲線 通過同步控制提高極限膨脹率


傳統(tǒng)制造業(yè)大多采用沖床沖壓成型然后進行一半一半方式進行整體焊接，所以內(nèi)高壓成形的優(yōu)勢**這里 ?？梢愿鶕?jù)模具進行不同方向的送料和補料成形沿構件軸線截面有變化的空心構件。
它的優(yōu)勢降低產(chǎn)品的整體重量，節(jié)約了原始材料，內(nèi)高壓成形件比沖壓件減輕20%-40%，空心階梯軸類可以減輕40%-50%，實現(xiàn)一模一產(chǎn)品，降低了沖壓模具成本。比如汽車配件工藝流程都達到6項，如果采用水脹模具一次脹形速度快，精度高，而且*焊接。。以散熱器支架為例，散熱面積增加43%，焊點由174個減少到20個，工序由13道減少到6道，生產(chǎn)率提高66%；內(nèi)高壓成形的汽車配件主要包括：適用材料包括碳鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鎳合金的底盤類零件：副車架、后軸、  縱梁和保險杠等，座椅框、上邊梁和**梁等，岐管和排氣管件、車體構件：儀表盤支梁、散熱器支架、凸輪軸  和驅動軸，轉向和懸掛系統(tǒng)：控制臂和轉向桿。


根據(jù)產(chǎn)品的需要是否要進行退火處理，大多是適用于冷擠壓成型的材料。對對稱和非對稱的材料，曲線的零件，設計和壓力都是不同的， 由于形狀的不對稱，成形過程中兩端的補料量不同，控制方面也相對復雜。


下列介紹了不同異形管材內(nèi)高壓成型水脹設備用途介紹：


yb98銅管內(nèi)高壓成形機水脹**三通機 該系列水脹擠壓三通機特別適用于 五金行業(yè)的青銅、紫銅的直通管，T型管，Y型管，L 型管等形狀的一次內(nèi)高壓擠壓成型，一次一件或多個，也適用于各種銅質(zhì)產(chǎn)品的中空零件和復雜曲面的管件的制造。擠壓介質(zhì)采用普通可循環(huán)使用的乳化水，取代了傳統(tǒng)的膠脹和鉛脹，成型效率快，精度高，能根據(jù)客戶的產(chǎn)品要求，訂造不同的精密水脹模具。機器設備采用人機界面智能觸摸屏，操縱方便，參數(shù)精度高，并能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。




yb98系列內(nèi)高壓系列不銹鋼金屬波紋管內(nèi)高壓成形不銹鋼水壓環(huán)形波紋管成型設備屬于較薄壁管的液壓復合脹形，是軟模成型技術的一種。適用于汽車波紋管的一次鋁成形，鋁波紋管成型。脹型工藝：液壓脹形主要有兩個步驟，脹形的第一步，管材兩端和成型模具都固定不動，較薄壁管在模具的限制和管內(nèi)的液體壓力的作用下進行徑向膨脹，成形模具在管材上軸向定位。第二步成形，管材在內(nèi)壓力和軸向壓力的復合作用下，進一步進行脹形。根據(jù)金屬成形原理，金屬在塑性成形過程中體積不變，波紋管徑向擴脹需要的材料通過管材軸向縮短來補充，而軸向加壓的脹形就是促進這種材料轉移的順利進行。脹形可以提高材料的脹形程度，可以成形波紋深度較深的波紋管，可以提高波紋管的成形率。取代了傳統(tǒng)工藝成為金屬波紋管成形的管件技術。




內(nèi)高壓成形技術在汽車管狀副車架 上的應用，汽車底盤管件內(nèi)高壓成型油壓機**機械系列，對汽車大型底盤，消音器，復雜彎管一次脹型。內(nèi)高壓成形多年來已經(jīng)廣泛應用于排氣零件的制造，其中絕大部分涉及較其復雜的形狀。汽車管件經(jīng)過水脹內(nèi)高壓脹形之后，使用候命較長，重量較輕，材料的使用成本和效益都較高，開發(fā)的時間段。在如今社會效率才是**。單個內(nèi)高壓成形件組成的排氣系統(tǒng) (零件規(guī)格: 材質(zhì): 1.4301 / 1.4828 / 1.4893 / 1.4509 / 1.4512; 直徑: 25 – 60  mm; 壁厚: 1.0 - 2.5 mm; 初始管長: 250 – 1250 mm)。汽車車架的制造領域，降低了對材料的需求，從而降低客戶的采購和生產(chǎn)成本，以前都是幾個焊接件焊接而成。如今精度高了。從彎管，壓邊，脹形等工藝流程。
內(nèi)高壓成形方法主要用于車架和軌道的制造，內(nèi)高壓成形產(chǎn)品已經(jīng)在汽車引擎零件領域形成了一個標準，較輕的基本結構件與復雜的和高應力功能元件結合在一起。從視覺上體驗感較好。例如我司現(xiàn)在和本田，東風汽車，奧迪，寶馬都有合作。內(nèi)高壓成形使整體生產(chǎn)復雜形狀的零件成為可能，即無焊縫?，F(xiàn)在在行業(yè)中不斷擴大中，減輕重量，節(jié)省能源，產(chǎn)品一體型化。提高精度。減少加工流程降低成本，車減重10%,油耗降低6%～8%,廢氣排放減少5%～6%。如今,國外乘用車均每十年減重8%～9%,商用車減重10%～15%,未來十年里轎車還將減重20%。
汽車前梁內(nèi)高壓成形工藝分析：
     傳統(tǒng)汽車前梁的制造一般是板料沖壓成形,它的缺點是成形工序多,模具結構復雜。內(nèi)高壓成形汽車前梁具有工藝簡單,生產(chǎn)費用低,成形零件強度與剛度高的優(yōu)點。采用有限元分析方法對汽車前梁內(nèi)高壓成形過程進行了模擬分析,研究了預彎曲形狀和內(nèi)高壓壓力對零件成形質(zhì)量的影響。
 造成內(nèi)高壓成形產(chǎn)品次品率較高的主要原因成形區(qū)長度過大，初期內(nèi)壓不足，軸向力過大，成形出去就形成了皺紋。技術不過關內(nèi)高壓過高，變形不均勻。為了避免這些成形時候出現(xiàn)的問題，我們在選擇管材的長度一定要合理，調(diào)整參數(shù)設置。調(diào)節(jié)側缸的同步性，或者管件要進行退火處理。


除上述之外，較關心的還是內(nèi)高壓成形材料及工藝參數(shù)問題：
我們一般成形用的是什么樣的管材呢，主要對機器的參數(shù)確定，在成形過程中的摩擦和潤滑。材料分累1 低碳鋼、雙向鋼，他們的強度可以達到290-900個兆帕。
不銹鋼管、鋁合金 鈦合金。不管是工業(yè)管件還是汽車管件 對管材的要求也非常嚴格。我們要保證結構的力學性能，成形性能，直徑和壁厚的精度還包括清潔度的要求。 無縫管力學性能一直較好，成形也均勻。電阻焊管，成形性能好，可**選用。
從6個工藝動作過程可以分為：1、 初始壓力 2 開裂壓力  3 成形壓力  4 軸向進給力 5 合模力  6  補料量。


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