有中间压板的板料成对液压胀形工艺这种成形技术是一种软凸模成形技术,具有很好的柔性,与一般的成形工艺相比可减少模具数量;因采用液压加载,模具不易损坏,寿命提高;产品与模具贴合程度好,零件冻结性好,残余应力通过高压塑性变形接近完全消除,弹复小;板材成形极限可明显超过拉深工艺和纯液压胀形工艺。这种工艺技术尤其适用于形状复杂、批量不大的大型板料零件的生产。
本文在研究国际先进板材成形技术的基础上,对上述技术进行了改进,密封结构采用了垫密封,对于不同形状和尺寸的零件不再需要更换中间加压板,另外,密封垫还具有润滑和减磨作用,有利于法兰部金属的流动,有利于拉深变形,在一定程度上提高了成形极限;凹模采用了分体式结构,针对不同零件,凹模尺寸、形状可在一定范围内改变;凹模材料可根据成形板料的材质、精度和批量选择、树脂、石膏、木材或水泥;凹模底部有弹性元件支撑,可通过选择不同的弹性元件达到变形过程的顺序控制,可有效的控制变形分布,使变形更加均匀,实现变形的顺序控制,提高成形极限,实现深且复杂形状零件的成形。
变形时的内应力毛坯法兰部分的变形与圆筒形件的拉深变形相同,根据平衡条件可求得:R1=-111Rsln(RcR)(1)R3=-111Rsln(1-RcR)(2)式中R所求径向应力处的半径从式(1)看,法兰处的径向拉应力,在边缘为*大,然后逐渐减小。变形时,随毛坯尺寸的增大所需拉深力增大,随变形的进一步深入,所需拉深力减小,拉深成形更加容易进行。
毛坯中心部位的变形为胀形,其应力状态为双向受拉应力。根据球面形状零件胀形区的平衡条件可求得变形时所需的胀形力p:p=2tRS(3)变形开始时,因为曲率半径较大,这是所需的胀形力较小,板料首先易产生胀形,随着曲率半径的减小,胀形力增大。
对胀成形时,毛坯法兰部分的应力状态和变形特点和圆筒件拉深件相同,而中间部分的受力情况和变形情况复杂一些。在液压力的作用下,毛坯中心两向受拉,纬向拉应力在法兰区变为压应力。因此,在毛坯的中间部分必然存在纬向应力为零的应力分界圆,半径为R1,这一分界圆将毛坯分为两部分,在分界圆内,毛坯处于两向受拉的应力状态,其成形机理为胀形;在分界圆外毛坯处于一向受拉,一向受压的应力状态,其成形机理与拉深相同。
径向拉应力在毛坯内的分布是不均匀的,在其顶端具有*大值,随与顶端距离的增大,径向拉应力降低。胀形开始时,在毛坯中心部位的拉应力首先达到材料的屈服点,并开始产生胀形,材料壁厚减薄,其变形集中在中心局部区域。由于变形后的加工硬化,引起变形抗力的增大,所以进一步变形困难,随着成形过程的进行,变形区扩大,分界圆也扩大。显然,材料的硬化是使变形得以继续进行,使变形均匀和避免毛坯过渡减薄的必要条件。