钣金特种成形工艺技术研究_朱慧荣

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1、工艺与材料钣金特种成形工艺技术研究朱慧荣王斌摘要概述了典型钣金件采用特种成形方法的成形工艺;总结出高强度/质量比的复杂钣金零件宜采用粘性介质压力成形技术，直径与高度拉伸比大的旋转体零件宜采用充液拉伸技术，抛物线、双圆弧等轴对称的旋转体零件的图1波纹状零件成形宜采用聚氨酯橡胶胀形技术等结论。关键词粘性介质成形充液拉伸聚氨酯胀形1．1．1工艺技术难点引言1)针对形状复杂多变的高温合金成形，型面随着武器装备系统的不断发展，飞航导弹发动贴合度要求高，样板间隙要求不大于0．3mm，若采机性能的提高对其零件的材料、结构形状和质量都用常规冷成形方法，型面成形后回弹

2、大，不易控提出了更高的要求，要求钣金成形后的零件形面贴制;合度高，材料变薄率小，零件的形面复杂多变等。2)要求成形后材料变薄率小，允许变薄率控因此，针对这些新材料高强度、薄壁的复杂多变形制在钣材原始厚度的8%～10%以内，由于本身零状的特征，制造工艺也面临着新的问题，诸如制造件的原始材料厚度为0．3mm，因此，成形壁厚不易技术滞后于零件材料的要求;复杂形状零件整体制控制;造水平低;零件壁厚不易控制，即材料变薄率小;3)零件顶峰处成形半径小，约2mm，小半径型面曲率变化大、具有小圆角半径的零件缺少相应成形难度系数大;的制造技术等。钣金件常规的成形方法制

3、约着复杂4)零件成形后不允许出现翘曲、扭曲，且要求形状零件制造成形技术，制约着整弹研制和生产能两边直段对称分布。力的提高，解决弹用发动机复杂零件成形制造技术1．1．2工艺方案确定需采用特种成形加工技术，如粘性介质压力成形技针对以上的工艺技术难点进行工艺分析，确定术、充液拉伸成形技术、聚氨酯橡胶胀形技术。下了几种工艺方案:采用传统的钢模拉伸成形方法、面就几种典型件的成形方法进行简要叙述。采用聚氨酯橡胶胀形的方法、采用水玻璃的成形方法。通过大量的工艺试验，证明采用以上方法无法1波纹状零件的成形满足这种型面复杂多变的高温合金零件的成形要一种复杂多变的高温合

4、金薄壁(材料厚度求，因此需寻求新的成形方法———粘性介质压力成0．3mm以内)波纹状成形件(见图1)，型面内腔由形。浅逐渐变深，曲率半径不断变化，同时还有30余个粘性介质压力成形(ViscousPressureForming，不等高的波棱形成。VPF)是美国20世纪90年代后期提出的一种用于1．1工艺技术难点及工艺方案确定国防工业的板料柔性加工技术，该技术与现有的板本文2013-10-30收到，朱慧荣系北京动力机械研究所高级工程师，王斌系中国航天空气动力技术研究院工程师·76·飞航导弹2014年第2期工艺与材料a)b)c)d)图2粘性介质压力成形技术

5、原理图料冲压方法的根本区别在于采用半固态、可流动并(如聚氨酯橡胶成形和液压成形)的根本区别在于具有一定粘度的物质做为成形的软模，适合于难变选用半固态、可流动并具有一定粘度和速率敏感性形材料、复杂形状零件成形。的物质(称做粘性介质)做为成形的软凸模，可以在目前，只有美国公开报道了粘性介质压力成形板坯料的一侧或两侧施加粘性介质使板坯料变形，技术在国防领域的应用，美国国防部在过去几年中原理如图2所示。通过粘性介质注入与排放，实时投入了大量资金，集中了以波音、福特及OHIO洲控制成形过程粘性介质注入与排放压力，同时控制立大学等十二个航天、航空、汽车和高校科研

6、机构板坯料压边力，对板坯料施加的压力分布进行实时来开展粘性介质成形技术研究，并研制出粘性介质控制，通过调节压力分布有效地控制材料的流动，压力成形专用设备，其技术内容处于保密状态。实现板坯料变形程度控制，提高板材成形性，达到1．2技术原理控制板坯料壁厚变化和避免出现局部减薄的目的。粘性介质压力成形技术与现有的板材成形方法1．3小结飞航导弹2014年第2期·77·工艺与材料由于选用的粘性介质对板坯料无任何有害作次拉伸成形到位，采用常规成形方法无法实现，壁用，其软模特点对板坯料表面具有保护作用，板坯部或底部易被拉裂，需采用一种先进的特种成形方料成形件表面质

7、量近于毛坯表面质量。在成形所需法———充液拉伸成形。压力下，粘性介质具有较好的流动性，对复杂形状充液拉伸就是在凹模中充满液体，利用凸模零件成形过程可实现完全合理包络，使板坯料成形(带动板料)进入凹模时建立反向液压的成形方法。件贴模性好，形状尺寸精度高。由于粘性介质的半日本1958年提出充液拉伸技术，20世纪80年固态性质，比液体容易密封，可以较方便地获得板代德国、美国竞相推出了各规格专用设备，其主要坯料成形所需要的较高压力。粘性介质压力成形技应用范围为反射罩等航空航天复杂零件、汽车零术吸取了传统钢模成形、聚氨酯橡胶模成形、液压件、厨房用品以及电子应用

8、产品等几个领域。充液成形等优点，同时又克服了以上成形方法的许多不拉伸新工艺在工业先进国家已十分成熟，并已有充