橡皮液压成形

柔性模具成形的6大关键技术，不是只能做飞机蒙皮零件传统的金属板料加工方法主要用模具在压力机上进行冷冲压成形，具有生产效率高、适用于大批量生产的优点。

随着市场竞争日趋激烈，产品的更新速度日益加快，新产品成形模具的开发往往成本高、风险大、耗时长、柔性差。

因此，迫切需要一种能够降低新产品模具开发成本和风险并缩短研制周期的新技术。

柔性模具技术就是为适应这一趋势而发展起来的一种柔性生产技术。

柔性模具技术的基本思想是采用可变形的结构或材料去代替或部分代替传统的刚性模具用来加工制造不同形状的零件。

它可以显著降低零件的制造成本，缩短零件的制造周期，是一种越来越受到人们重视的快速制造技术。

本文在国内外研究成果的基础上，总结分析了柔性模具的关键技术和发展趋势。

柔性模具成形方法1.多点刚模成形方法多点柔性模具技术又称为可重构离散模具技术，它采用若干个规则排列的、高度可调的基本体，通过其端面形成多点可调的包络面，以代替传统刚性模具。

在1985到1991年，MIT和Cyril Bath公司及海军研究实验室设计制造了一种新型的可自动调整型面的拉伸成形离散模，使用时其表面覆一层弹性垫层以防止板料表面产生凹坑。

模具的结构形式和基本单元体的结构如图1所示。

波音、空客等公司都陆续购买、引进了多台蒙皮拉伸成形柔性离散模，进行蒙皮零件的拉伸成形。

国内北京航空制造工程研究所在现有柔性多点模具基础上，针对大型柔性多点模具，采用新型的调形驱动机构及伺服轴离合复用技术，实现与冲头驱动源分合，大大减少了驱动电机的数量，并开发出了具有价格竞争力的蒙皮拉伸成形多点模系统。

李明哲从90年代初期就开始进行离散模冲压技术的研究，开发了专用成形设备，取得了一系列的成果，在建筑结构件与装饰件、高速列车流线型车头覆盖件、船体外板及人脑颅骨修复体等产品的成形上发挥了重要作用。

图2（a）是利用片层式离散模进行的拉弯成形实验装置。

离散模应用拉弯成形时，由于型材拉弯零件截面复杂不同于板料拉形，因此需要模块化的结构。

哈飞集团使用PAMSTAMP2G成功实现橡皮囊成形模拟作者：ESI哈尔滨飞机制造工业集团公司(HAIG以下简称哈飞)用橡皮囊成形(RPF)制造出飞机机身上的高精度轻重量零件。

橡皮囊成形通过对橡皮施加液压，达到使金属板料与某一固定凸模（或从内部与凹模）贴合成形的目的。

与普通冲压相比，橡皮囊成形能获得更加光顺、更加连贯的板料变形；并且能有效保护零件端面的质量。

当金属板料的变形逐渐扩展而且厚度相应地变薄的时候；很多问题就亟待解决，诸如如何控制回弹角、防止起皱、过度剪薄以及其他成形质量缺陷。

哈飞研究了应用PAM-STAMP 2G（世界上最完整、可升级、柔性化的钣金解决方案），是如何帮助他们的工程师解决价值链中如下4个环节的：1. 模面设计和如何下料2. 仿真模拟的预览3. 模具和其他工具的调整4. 模具制造和零件的生产实际上，由于不需要使用实际的物理模具，模具的试模周期显著地缩短了。

对于复杂的零件，结果可在短短几个小时内计算出来。

根据材料的特性，PAM-STAMP 2G 里的die compensation功能可以根据相应的回弹结果，自动修正原始的模面设计。

在成形阶段能预测出各种缺陷，比如在弯曲部分、拐角部分的起皱，在宽而平的曲面上的拉伸不足，或者是材料的破裂。

这些分析都能在实际机加之前，用于更进一步模面设计的优化最终的设计可以转为可以被直接用于模具厂（车间）的加工数据，为了测试和验证仿真模拟的结果而制造钣金成形所用的模具。

结果表明哈飞的模具调试时间明显缩短，并在几何和零件表面方面改进了产品的质量。

哈飞橡皮囊仿真应用的下一阶段，将包括通过仿真流程的若干步骤获取尽可能好的零件质量，以及创建并完善哈飞自身的材料数据库；从而保证能更快地得到更精确的仿真结果。

挑战：橡皮囊成形可以几近完美地适应航空工业的应用，它能高质量地完成复杂零部件的生产、并确保装配的精度要求。

借助橡皮囊成形工艺和流程，哈飞已经掌握了高端的生产经验；然而，哈飞仍然致力于更深入、更早期地完成模面设计优化，以及通过仿真来提升产品质量。

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。

产业科技创新　Industrial Technology Innovation78Vol.2　No.13产业科技创新　2020，2（13）：78~79Industrial Technology Innovation 飞机框肋类钣金件成形性数字化评估技术王惜晨，丁　蔚，高艳丽（中航飞机股份有限公司，陕西　西安　710089）摘要：数字化技术迅猛发展，在航空制造业中也得以体现，传统的二维工程图纸已被三维数字化模型替代，数模化贯穿于产品全过程中，依靠传统的工艺性评估知识已经不能满足现代飞机研制周期要求。

文章将以飞机框肋类钣金零件为例，以橡皮液压成形工艺评估为主导，论述如何在数字化产品定义的条件下，快速、有效的开展工艺性评估，实现降低工艺评估过程中对工艺人员技术水平的要求，缩短简单零件工艺评估时间，提高复杂零件工艺评估的准确性，缩短飞机钣金零件研制周期。

关键词：工艺性评估；橡皮液压成形；数字化中图分类号：TP391.72　文献标识码：A　文章编号：2096-6164（2020）13-0078-02飞机框肋零件有框、框缘、通风口、剪切片、角材、加强肋等典型零件，常常用做翼肋、机身隔框或其他骨架零件，直接影响飞机的外形准确度和结构承载能力，在飞机的整体框架中起着重要作用。

通常存在着大量的相似性设计，平面带弯边，变斜角，外缘变曲率及多减轻孔和加强埂结构，此类零件航空企业多采用橡皮液压成形。

为有效的避免、减少产品难以制造、反复更改和试制等问题，缩短产品研制周期、降低产品成本，在飞机产品的并行研制过程中，在充分考虑制造资源、多种工艺因素的前提下须进行钣金零件工艺性评估（又称工艺性审查）。

飞机钣金工艺是航空宇航制造的支柱工艺之一，是一种对经验知识很强依赖的传统制造技术，零件品种繁多、工装数量大、生产周期长、制造过程变数多、不稳定，将直接影响产品的质量、周期和成本。

因此，工艺性评估是一项经验依赖性很强的工作，参与的工艺人员不仅需要有丰富的生产经验，同时要对钣金车间的设备参数，同一类结构可用的各种加工方法的适用性，零件设计中使用的各种标准都要有十分清楚的把握，以上这些经验知识需要大量工作实践积累。

讲一讲将板材“玩弄”于模具之中的液压成形技术中国航空制造厂的橡皮囊液压成形设备能加工出航空领域中最为常见的各种形式的蒙皮，再经过相应的加工工艺后就可以满足飞机的不同部位的特殊要求，下图左一是焊接后的成型S形进气道蒙皮焊接件，右一为马鞍形蒙皮。

液压成形技术同冲压，焊接等传统的成形技术相比，是一门新型的金属成形技术。

为了解决航空航天,汽车等领域的一些复杂的工艺问题和技术要求，从20世纪50年代起，德、美、日等国科学家在相关领域内先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。

1985年我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。

近几年，依托于计算机控制技术和高压液压系统的发展，液压成形技术迅速发展。

目前，很多复杂结构的零件都可以通过该技术批量地加工生产。

液压成形技术的发展历史液压成形开始于十九世纪末期，当时主要用于管件的成形，由于相关技术的限制在相当长一段时间内，管材液压成形只局限与实验室研究阶段，在工业上没有得到广泛应用。

板材液压成形由管件液压成形引申而来，最初出现的是橡皮膜液压成形。

美国、德国和日本相继于五、六十年代开发出了橡皮囊液压成形技术。

日本学者保日春男首先对此进行了改进，开发出了对向液压拉深技术。

随后欧、没等国家也相继开展这方面的工艺研究及设备的开发工作。

1967年，德国SMG公司提出液压机械拉深技术。

板材液压成形技术在九十年代后得到人们的重视和大力研究。

九十年代后，制造业迅猛发展，零件的形状日趋复杂，加之有大量采用铝、镁等质量较轻、但塑性较差的新材料，使得人们将注意力转向了板材液压成形技术。

到了九十年代后期，德国有关学者提出了一种板材成形新工艺--板材成对液压成形。

相对于国外来说，国内对于液压成形的研究较晚。

上世纪九十年代后，国内众多高校开始对液压成形进行研究，例如哈尔滨工业大学、燕山大学、华南理工大学、上海交通大学等分别对液压成形进行了理论分析和实验研究，总结了很多液压成形的数据和经验，但是对板材成对液压成形的研究相对较少，处于最初的探索阶段。

航空铝合金常规成形方法包含铸造，锻造，焊接，挤压，轧制等方法。

然而，随着航空铝合金应用范围的不断扩大，航空结构件日渐复杂，各种特种成形方法不断出现。

今天，材料+小编带你来盘点航空铝合金特种成形方法的各种方法。

爆炸成形炸药可以释放巨大的能量，虽然大多数炸药的爆炸都带有毁灭性，但如果合理的利用炸药的能量就可以制造我们需要的产品零件。

常用爆炸成形法方法是模具和工件都浸没在水中，金属板材由一环形夹固定在模具内，将模具形腔内的空气抽去使其成为真空状态，炸药放置在工件和形腔之间。

同时炸药与工件保持一定的距离，炸药放置在深水里面，爆炸时产生的冲击波通过水传到工件，并使工件在模具形腔内成形，这种高能率成形方法还能用于厚度比较大的板材。

如北美航空公司用爆炸加工法生产了“土星”宇宙火箭助推器用的直径10m(33ft)的2014铝合金球形封头瓜瓣零件，航空通用动力公司也用此法生产了厚度为3.175mm(0.125in)直径1371mm(54in)的AMS6434高强度钢封头。

中国研制了最大厚度40～50mm、直径3m的大形封头。

金属爆炸加工引人注目之处在于：能源不受限制，设备投资少，应用非常广泛。

譬如，可以把炸药做成各种形状，以适应待成形零件轮廓所需要的爆炸压力分布。

可以方便地改变炸药的放置位置或选用不同品种的炸药将压强从几千兆帕降低到一般压力加工的数值。

如果要求增大能量，只须增加炸药量即可。

爆炸成形示意图如下所示：爆炸成形周期长，适合尺寸较大且不尽相同的小批量零部件的生产。

爆炸成形的模具可以选用便宜或易成形材料，但也可以制成可长久使用的模具，模具材料包括：铝、木材、混泥土、塑料铁和钢。

如果用弹性模量低的材料（如塑料）制作的模具，在成形过程中将大大降低金属板的回弹量，从而保证成形工件更高的精度。

炸药的用量取决于系统类型和成形部件所需的压力大小，爆炸时所产生的冲击波向各方向传播，而大部分冲击波的能量没有被工件吸收。

另外有一种罐装弹药或桶装弹药的密闭系统，这种系统通常用于制造比喷射系统更小的零件，所有的能量都作用在模腔的内壁上，罐装弹药所释放的能量迫使金属板材按照模腔内壁形状成形。

液压成型原理一、介绍液压成型是一种利用液体传递能量和动力的成型工艺，广泛应用于金属加工、塑料加工和橡胶加工等领域。

本文将详细介绍液压成型的原理、工作过程以及应用。

二、液压成型的基本原理液压成型的基本原理是利用液体在封闭的系统中传递压力，通过改变流体的流动方向、流速和压力大小，对工件进行加工和成型。

2.1 原理解析液压成型系统由液压传动装置、控制装置和执行机构等组成。

其中，液压传动装置主要包括液压源、液压缸和液压阀；控制装置用于控制液压系统的工作参数；执行机构通过液压力对工件进行加工和成型。

液压成型的基本原理如下： 1. 液压源通过泵将液体压力转化为机械能，提供动力给液压系统。

2. 液压阀根据需要控制液体的流动方向、流速和压力大小。

3. 液压缸将液体的压力转化为机械运动，实现对工件的加工和成型。

2.2 工作流程液压成型的工作流程如下： 1. 液体由液压源提供并通过液压阀进入液压缸。

2. 液压阀根据控制信号控制液体的流动方向和流速，使液压缸产生相应的运动。

3. 液压缸的运动通过连接装置传递给工件，对工件进行加工和成型。

4. 完成加工后，液压缸返回初始位置，液体流回液压源。

三、液压成型的优势和应用液压成型相比于其他成型工艺具有以下优势： - 高效性：液压传动系统具有快速、灵活的特点，适用于高速加工和大批量生产。

- 强力性：液压系统可以提供很大的压力，适合对高强度材料进行成型。

- 控制性：液压系统的压力和流量可以通过控制装置进行精确调节，实现对工艺参数的精确控制。

液压成型广泛应用于以下领域： 1. 金属加工：液压成型在金属冲压、铸造和锻造等方面具有重要应用，可以完成复杂的金属零件加工。

2. 塑料加工：液压成型可用于注塑成型和挤压成型等塑料加工工艺，生产高精度的塑料制品。

3. 橡胶加工：液压成型在橡胶注塑和橡胶压制等方面具有广泛应用，可以生产各种橡胶制品。

四、液压成型的发展趋势随着科技的不断进步，液压成型技术也在不断发展。

液压成型工艺技术液压成型是一种利用液压原理实现物体成型的工艺技术。

其基本原理是借助液压油通过液压系统给液压缸施加一定的压力，从而使得液压缸内的活塞对工件施加相应的力，使其发生变形、成型。

液压成型具有以下的优点：一是强大的压力。

液压系统可以提供很大的压力，能够将工件快速地压制成型，提高生产效率。

二是系统稳定可靠。

液压成型设备运行稳定，故障率低，可长时间连续工作，保持一致的成品质量。

三是精度高。

利用液压系统的精密控制功能，可以实现对工件成型的精确控制，保证成品尺寸的精度。

四是适用范围广。

液压成型适用于各种材料的成型，包括塑料、金属、橡胶等。

五是维护方便。

液压系统结构简单，故障排除相对容易，且易于维护。

液压成型工艺技术主要包含以下几个步骤：预处理、压制、冷却、卸载和后处理。

首先，进行预处理是为了提高工件的成型质量，通常包括除水、清洗、预加热等操作。

然后，将预处理好的工件放置在压制模具中，通过液压系统给液压缸施加一定的压力，使得工件发生变形、成型。

在压制过程中，需要根据工件的形状和材料性质，合理地选择压力、压力保持时间和温度等参数，以保证成品的质量。

压制结束后，工件需要进行冷却才能够稳定成型。

冷却方法包括自然冷却、水冷却等。

卸载是将成型好的工件从模具中取出，并进行后处理，如去除残留材料、修整表面等。

液压成型工艺技术广泛应用于各个行业。

在塑料工业中，液压成型被用于各种塑料制品的生产，如塑料瓶、塑料管道等。

在金属加工行业中，液压成型被用于金属板的冲压成型、弯曲成型等。

在橡胶工业中，液压成型被用于橡胶制品的成型，如橡胶管、橡胶密封垫等。

此外，液压成型还可以应用于汽车工业、航空航天工业、造船工业等领域。

总之，液压成型工艺技术是一种广泛应用于各个行业的成型技术，其具有强大的压力、稳定可靠、精度高、适用范围广、维护方便等优点。

通过合理使用液压成型工艺技术，可以实现对各种材料的高质量成型，提高生产效率，降低生产成本。

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钣金加工零件有哪些成型方法
钣金加工除了采用机械制造也中普遍采用的冷冲压工艺之外，还有一些其他的特别的方式，橡皮液压成形、拉弯成形、喷丸成形：
1、橡皮液压成形：向装于容框中的橡皮胎内充高压液体，使之膨胀，从而推动毛料按照模胎的形状形成零件。

这样形成的零件准确度高，表面无压痕。

橡皮胎是一种通用的柔性凹模，所以在钣金加工的工作台上可以安放多个不同形状的模胎。

这种方法成本更低，生产效率高，一次循环之后就能够同时产出多个零件。

2、拉弯成形：先将型材毛料沿长度方向拉伸至屈服极限，然后保持拉力并使毛料按拉弯模的型面弯曲成形。

预先的拉伸可以有效地改变弯曲时毛料内部的应力分布，从而提高零件的成形准确度。

3、喷丸成形：利用压缩空气(或高速叶轮)使直径为～毫米的许多钢丸从喷嘴喷出。

高速弹流打击毛料的一侧表面，使表面层金属因受挤而面积加大，产生压应力，使毛料向未受弹丸打击的一面弯曲，成为曲面形状。

以上三种成形方法为企业很大程度上节约了成本，不仅有利于增强零件的疲劳强度，对实现高效率的生产也具有重要意义，极大推动了钣金加工的生产力的提升。

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