金属旋压与液压成形:传统冲压模具的低成本替代方案
零件数量太少不值得开模?只需样件?这里有两种值得关注的冲压/深拉冲压替代工艺:金属旋压和液压成形。
高帽、搅拌碗、火箭锥头等形状零件制造不难,但量产通常需投资成型模具。这会给可能只需少量零件的项目增加巨大成本——并使交货周期延长数周或数月。
好消息是有替代方案:液压成形和金属旋压是成熟、可预测的加工工艺,只是普遍认知不足。
两种金属加工方法均能承接原本需专用工装的低批量工作,交付原本难以生产的零件。以下是您需要了解的金属旋压和液压成形知识。
制造业中的金属旋压是什么?
为那些报价类似碗和高帽零件、好奇其制造方式的机加工人员而写。金属旋压通过将金属板轻柔压制在加工成工件内腔同形同大小的芯轴上成形。
通常为"冷"工艺,有利于金属流入狭窄区域、转角处或关注工件硬化时。注意:可用喷枪加热金属使其更易成形。
任何延展性金属均适用金属旋压,包括铝、铜、黄铜、碳钢和不锈钢,及钛、镍铬合金等超合金。
例如制造不锈钢钟,先将钟形芯轴装夹在车床主轴上。芯轴可用木、硬塑料或金属(大批量用)。
需直径略大于钟外表面最大长度的圆盘,厚度薄——约1/8英寸,视钟大小而定。部分专业车间建议可旋压1英寸或更厚材料。
圆盘定位在芯轴端部,用类似尾座活顶尖的旋转压垫夹紧。车床主轴启动后,用名为"勺子"的工具施压,逐步迫使金属成型。
常为手工工艺。只要有车床和壮劳力,工匠们就能旋压金属零件。但也有CNC旋压机,提供更高精度和生产率。此时使用滚轮式工具。
金属旋压废料极少。
以钟为例,成形后仅修除底部窄环废料。CNC可实现±0.015英寸壁厚均匀度及镜面光洁度(假设用抛光型勺子或滚轮工具)。否则可能留有刀具痕迹。
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制造业中的液压成形是什么?
液压成形与金属旋压有相似处,但置换机制截然不同。例如,起始工件为略大于成品的板料。
板料不必圆形——液压成形可生产多边形和异形工件,前提是圆角过渡。可成形多种延展性金属,类似金属旋压;但液压成形更适合薄壁材料和更复杂零件几何。
虽涉及芯轴,但芯轴不旋转,无需勺子或滚轮工具。芯轴置于类似普通成形压力机的机床工作台上。此时可将芯轴视为阳模。
注意:可同时使用多个芯轴,含不同形状。关键差异在于存在弹性体胀管,其充当模具角色。
液压成形技术:胀管成形
液压成形技术多样,含胀管液压成形、管材液压成形、深拉液压成形等。均依赖液压,但部分允许用雌模芯轴(如金属旋压)。其他类型用机构夹持材料边缘防皱,有些移动芯轴而非胀管。
以胀管液压成形为例演示。
工件板料定位于芯轴上后,滑块下压封闭工作空间,施加数千磅液压。这迫使胀管贴合材料并成形为下方阳模形状。
可视为深拉工艺。虽属简化,实为复杂工艺——视所用液压成形技术可能涉及更多步骤。
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金属旋压和液压成形的优势是什么?
金属旋压和液压成形是传统深拉的优秀替代,因模具投资仅为传统成形工艺的一小部分。准备时间更短,灵活性更高。
这些技术在大批量场景也具竞争力——尤其是液压成形。广泛用于航空航天和汽车行业的各类复杂量产零件。
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