拉伸成型 101

一个介绍

拉伸成形是一种金属成形工艺,它同时在称为模具的机械加工形式上拉伸和弯曲选定的材料,以形成具有一个或多个不同曲线半径的零件。 此过程可生产出具有光滑、无皱轮廓的完美弯曲零件。

航空航天工业最初发明了用于成型铝制飞机零件的拉伸成型压力机,以减轻重量以提高燃油效率。 如今,它们在全球范围内广泛应用于各个行业,例如用于车身和框架组件的汽车、用于创建弯曲结构元件的建筑以及用于结构框架组件的轨道车行业。

拉伸成型工艺

金属具有一种称为弹性的基本机械特性:它们在被施加的载荷拉伸后能够恢复到原来的尺寸和形状,但只能达到一个极限。 如果施加足够的载荷,材料将达到其弹性极限或屈服点,在此将永久变形。 每种材料的弹性和屈服点特性都不同。 这些特性是拉伸成型时要考虑的重要因素。

就像橡皮筋一样,当一个金属零件被拉伸,但没有超过屈服点时,拉力释放后它会恢复到原来的长度。 如果施加足够的力以超过屈服点,如果在模具上成型,零件将被永久加长或成型为所需的曲线。 这种施加的张力超过屈服点但不破坏零件的加载状态是发生拉伸成形的半塑性加载区。

适合这种成型工艺的各种材料包括不锈钢、复合金属、镍、铝、黄铜和钛合金,以及其他耐热和难熔金属。 在某些情况下,使用这些材料形成的部件很难或不可能通过其他方法形成。

摆臂拉伸缠绕 V 型推

基本的拉伸成型压力机之一是摆臂拉伸缠绕 V 型压力机。 机架有一个用于安装模具的工作台。 两个臂(或托架梁)支撑配备液压张力缸和夹爪的可定位托架。 在拉伸成型过程中,零件毛坯的每一端都插入一个夹爪中。 然后液压张力缸将零件拉伸到超过材料的屈服点。

然后,臂在销接头上向后摆动,将零件包裹在模具周围,同时保持成形张力载荷。 缠绕完成后,释放拉伸力,张开夹爪,取出成型件。

摆臂拉伸裹布 V-Press

今天的拉伸缠绕成型机是使用 FEA 设计的。 主要机器部件经过制造、应力消除和精确加工,为成型过程提供刚性支撑。 基于 PLC 的 CNC 控制通常用于设置、控制装载/卸载、成型的手动功能,以及控制编程的自动成型循环。

现代拉伸压力机控制提供屈服点检测、预拉伸控制、成型过程中的力或位置控制以及拉伸后控制。 他们还可以配备软件来创建零件成型程序,从而为优质零件生产提供一致且可重复的成型周期,减少设置时间并提高冲压效率。

配备适当的 V 型压力机可用于成型钣金、挤压件和制动成型型材零件。 零件长度和横截面决定了拉伸形成零件所需的尺寸和吨位。 典型的 V 型压力机的尺寸范围从 5 吨到 150 吨不等,但也有可能达到更高的吨位。

钣金拉伸成型

压片机用于将大尺寸片材成型为轮廓形状。 它们通常用于航空航天工业,以形成构成飞机蒙皮的部件,但不限于该行业。

基本的片材压力机在压力机和液压缸的中心线上有一个模具台,为成型提供提升力。 桌子两侧的长梁各支撑两个小车。 托架实习生支撑轭,支撑模台每一侧的下颌线。 每个托架都由一个液压缸驱动,该液压缸将下颌线移入或移出模具台。

操作时,将板材的相对边缘装入相对的下颌线并抓住。 爪从模台移开以张紧片材。 安装在模具台上的模具被向上驱动到板材中,同时夹爪保持成型张力。 片材在包裹模具以形成零件时会拉伸。 成型后,钳口移入以消除片材张力,然后打开以取出零件。

通过 PLC 的 CNC 控制提供成型过程的手动和自动控制。 在自动模式下用压力机加载程序时,控制器将下颌线和模具台移动到它们的加载位置。 操作员装载板材并关闭夹爪以夹紧板材。 当按下运行按钮时,将松弛部分从纸张中取出。 对片材进行预拉伸,然后成型,然后进行后拉伸。 然后释放片材张力,钳口打开和缩回以卸载零件。

这种拉伸成型工艺可以制造出没有皱纹、应力分布均匀、回弹最小、表面没有橘皮或 Luder 线的优质零件。

钣金冲压类型

钣金冲压机可分为三种基本类型:

  • T 型压力机(横向压力机):

主模台垂直于长梁,平行于下颌线。 每个下颌线都固定在轭上。 托架驱动轭架将下颌线移入或移出模台。 轭架配备摆动运动,因此根据设计,钳口最多可旋转 45-90 度。

T – 按(横向 – 零件的长轴平行于颚)

T 型压力机的主模台通常很窄,以允许圆头成型前缘零件。 可以提供模台鞍座。 鞍座安装或安装在模具台的侧面以支撑宽模具。

根据设计的不同,该压机可以进行压延、拉伸缠绕或圆角成型。 对于拉伸整经,PLC 必须根据切线跟踪装置控制的轭摆动位置来控制模台加载。

如果配备推土机,压力机还可以进行拉伸拉伸成型。

L-Press (纵向印刷):

L-Press 模台平行于长梁,垂直于下颌线。 下颌线配备张力控制和弯曲、摆动和旋转运动。 托架定位轭以将颚线移入或移出模具台。 轭配有摆动运动,因此钳口可以从水平方向向上旋转 0-45 度。

该压力机主要用于拉伸缠绕成型。

该压力机可配备用于加工超长零件的辅助模具台。 这些工作台与主模具工作台同步上下移动。

如果配备推土机,还可以进行拉伸拉伸成型。

VTL-Press (Versal Transverse/Longitudinal Press):
对于 VTL-press,主模台旋转到平行或垂直于下颚线的位置。 下颌线配备张力控制和弯曲、摆动和旋转运动。 小车定位轭,以将下颌线移入或移出模台以进行设置或装载。 托架还可以使轭架成角度。 轭架配备摆动运动,因此根据设计,钳口可以从水平方向向上旋转 0-90 度。

该压机设计用于进行悬垂、拉伸缠绕和圆角成型。 如果配备推土机,还可以进行拉伸拉伸成型。

该压力机可配备用于长零件的辅助模台。 在这种情况下,工作台与主模具台同步上下移动。 辅助模台的供应消除了对旋转主模台的需要。

拉伸压力机

该拉伸成型机设计用于在板材处于张力状态时使用配套模具进行拉伸成型。 压力机配备液压缸驱动的上下压板(工作台),用于支撑、定位和装载模具。 两个爪都有弯曲、摆动、旋转、提升和张力控制。 压力机还能够拉伸成型。

其他类型的拉伸成型机可用

拉伸矫直机
设计用于拉伸、拉直和解扭长棒材和挤压件。

旋转抽奖
这种拉伸压力机使用了一个转盘、一个固定和线性移动张力爪和一个刮板。 模具和颚板安装在转台上。 工作台旋转以搅动用于装载零件的钳口。 当工作台旋转时,零件包裹模具,同时移动钳口保持零件成形张力。 如果使用,擦拭器将与零件轮廓匹配的擦拭靴压在成型位置上。

该压力机用于成型挤压件、制动成型型材和钣金零件。

拉伸成型的优缺点

拉伸成型的主要优点是它能够准确地形成复杂的形状,同时保持零件尺寸横截面形状和质量光洁度。

作为一种具有成本效益的工艺,拉伸成型使用的力比任何其他压制成型方法都要小,并且可以降低材料成本。 金属部件采用优质表面处理,无磨损和/或标记。 拉伸成型工艺会引起加工硬化,从而提高材料强度,同时降低残余应力以最大程度地减少回弹。

拉伸成型工艺很少适用于渐进式或转移操作。 尽管该过程可以创建锐利的轮廓和凹角,但它最适合形成浅或几乎平坦的形状。 拉伸成型使用推土机或慢跑作为辅助操作,以在成型期间或成型后拉出形状或压痕零件。 冲头还用于提供定位孔的下一个过程。

对于某些片材拉伸包装应用,必须减慢成型周期时间以保持材料特性和表面光洁度。 因此,不建议将其用于大批量生产。 然而,使用配套模具和本文未涵盖的其他工艺(如四轴成型)的拉伸成型可以像传统压力机操作一样快速和自动地完成。