液壓成形是指利用液體或模具使工件成形的一種塑形加工技術，也稱液力成形。它是用液體的壓力代替剛性的凸模或凹模對板料進行塑性加工的方法，如彎曲、拉深、平板毛坯的脹形、空間毛坯形狀的脹形等。

相較于傳統的沖壓、焊接等成形技術，液壓成形是一種新的金屬成形技術，它可成形各種復雜制件，并具有得到制件表面質量好、減少工序、簡化模具和不需特殊的沖壓設備等優點。

一開始主要應用于航空航天、汽車制造等領域，隨著技術的不斷發展成熟，如今在民用制造領域也逐漸應用開來。

按使用的液體介質不同，可將液壓成形分為水壓成形和油壓成形。水壓成形使用的介質為純水或由水添加一定比例乳化油組成的乳化液;油壓成形使用的介質為液壓傳動油或機油。

按使用的坯料不同，液壓成形可以分為三種類型：管材液壓成形、板料液壓成形和殼體液壓成形。而管材液壓成形使用的壓力較高，又稱為內高壓成形。

三種液壓成形技術的比較

注：板料液壓成形使用的介質多為液壓油，最大成形壓力一般不超過100MPa。殼體液壓成形使用的介質為純水，最大成形壓力一般不超過50MPa。內高壓成形使用的介質多為乳化液，工業生產中使用的最大成形壓力一般不超過400MPa。

除了上述一些共有的特點，這三種不同的液壓成形技術又有各自的一些特點。

1

管材液壓成形(內高壓成形)

管材液壓成形技術是用管材作為原材，通過對管腔內施加液體壓力及在軸向施加負荷作用，使其在給定模具型腔內發生塑性變形，管壁與模具內表面貼合，從而得到所需形狀零件的成形技術。是適應汽車和飛機等運輸工具結構輕量化發展起來的先進制造技術。

特點是可以整體成形軸線為二維或三維曲線的異型截面空心零件，從管材的初始圓截面可以成形為矩形、梯形、橢圓形或其他異型的封閉截面，如圖所示。

空心異形截面零件

優點有：

① 成輕質量，節約材料(框、梁類減輕20%-40%，空心軸可以減輕40%-50%)；

②  減少零件和模具重量，降低模具費用；

③  可減少后續機械加工和組裝焊接量，提高生產效率；

④  提高強度和剛度，尤其是疲勞強度；

⑤  材料利用率高(達到90%-95%)；

⑥  降低生產成本。

缺點：

①  內壓高，需要大噸位液壓機作為合模壓力機；

②  高壓源及閉環實時控制系統復雜，造價高；

③  零件研發試制費用高。

它的成形工藝大致可分為三個階段：

第一個階段，填充階段，將管材放在下模內，然后閉合上模，使管材內充滿液體(并排除氣體)，將管的兩端用水平沖頭壓封;

第二個階段，成形階段，對管內液體加壓脹形的同時兩端的沖頭按照設定加載曲線向內推進補料，在內壓和軸向補料的聯合作用下使管材基本貼近模具;

第三個階段，整形階段，提高壓力使過度區圓角完全貼靠模具而成形為所需的工件，這個階段基本沒有補料，從截面看可以把管材變為矩型、梯型、橢圓型或其他異型截面。

工藝的完整工作過程如下：

它的工藝參數主要有：

①  初始屈服壓力

管材開始發生塑性變形時所需要的內壓

②  整形壓力

用于成形截面過渡圓角，并保證尺寸精度

③  軸向進給力

實現軸向補料 

④  合模力

使模具閉合不產生縫隙

⑤  補料量

減少成形區壁厚減薄，并提高膨脹率

2

板料液壓成形

板料的液壓成形技術經過二十年來的發展，受到各個領域的普遍重視，在國外工業發達國家已經大量應用到航空、航天、汽車以及家用電器制造中。

板料液壓成形是利用液體作為傳力介質來傳遞載荷，使板材成形到單側模具上的一種板材成形方法。它的優點主要有：

①在摩擦保持效果壓力作用下，板料與凸模之間形成摩擦保持效果，這樣可增強凸模圓角區板料的承載能力，提高成形極限，從而減少成形次數。

②流體潤滑效果液室中液體壓力作用使得板料緊貼在凸模上，液體在凹模上表面和板料下表面之間形成流體潤滑，這樣可減少零件表面劃傷，使零件質量好，尺寸精度高，壁厚分布均勻。

③抑制曲面零件起皺，由于成形板料下面的反向液壓作用消除了曲面零件等在凹模孔內的懸空區，使坯料緊貼凸模，并形成“凸梗”，減小了半球、錐形等復雜件拉深時的“懸空段”，有效控制了材料內皺等缺陷的發生。

④可以在減少模具和無模具的情況下，加工出復雜曲面的汽車板料成形工件，把傳統剛性成形工藝的多次拉伸成形工藝改變成為一次性的柔性成形，提高成形件的表面精度和內在強度，能夠節約大量的模具設計、制造、調試的人力、物力和時間，尤其在多品種小批量的大型板材成形生產中，能克服費用和時間的限制.使產品更新換代越來越快。

根據液體介質取代凹模或凸模可將之進一步分為充液拉深(用液體介質代替凹模)和液體凸模拉深(以液體介質作為凸模)。

充液拉深：熱態充液拉深，將材料的溫熱性能與充液拉深的技術優勢結合起來，可使鋁合金及鎂合金等成形性能差的輕體材料成形能力得到提高，促進其在航空航天領域的應用。

充液拉深成形技術

(a)充液階段  (b)施加壓力階段 

(c)成形階段  (d)成形結束

充液拉深成形技術的優點有提高成形極限和減少形道次，缺點有由于充液需要時間，生產效率低，成形設備的噸位也大，給搬遷安裝造成一定不便。

液體凸模拉深：液體凸模拉深成形是以液體介質代替凸模傳遞載荷，液壓作為主驅動力使坯料變形，坯料逐漸流入凹模，最終在高壓作用下使坯料貼靠凹模型腔，零件形狀尺寸靠凹模來保證。這一成形法通過合理控制壓邊力可使坯料產生拉-脹成形，應變硬化可提高曲面薄殼零件的剛性、壓曲抗力和抗沖擊能力。因此，它非常適于鋁合金和高強鋼等輕合金板料形狀復雜(特別是局部帶有小圓角)、深度較淺的零件成形。

液體凸模拉深成形技術

液體凸模拉深技術的優點是可成形深度較大的復雜型面零件，缺點和充液拉深技術相似，即充液需要時間，噸位較大。

3

殼體液壓成形

殼體液壓成形是采用一定形狀的封閉多面殼體作為預成形坯，在封閉多面殼體充滿液體后，通過液體介質在封閉多面殼體內加壓，在內壓作用下殼體產生塑性變形而逐漸趨向于最終的殼體形狀。最終殼體形狀可以是球形、橢球形、環殼和其他形狀殼體。

球形容器無模液壓成形

(a)下料 (b)彎卷 (c)組裝焊接 (d)液壓脹形

它的成形工藝是先由平板經過焊接形成封閉多面殼體，然后在封閉多面體內充滿液體介質(一般為水)，并通過一定加壓系統施加壓力，在內壓作用下殼體產生塑性變形而逐漸趨向于球殼。

主要優點有不需要模具和壓力機;容易變更殼體壁厚和直徑;產品精度高;降低成本，縮短制造周期。

缺點是：

①由于該技術為“先焊接后成形”，封閉多面殼體的焊縫在成形過程中承受一定的塑性變形，如果焊縫質量存在問題，會引起開裂，造成整個殼體報廢。對于厚板和低合金鋼這種問題更嚴重。因此，控制焊接質量是關鍵所在。

②對于大型殼體，成形過程的支撐基礎難度大、費用高。例如，直徑12.3m的球殼，容積為1000m3，需要解決支撐1000t水及殼體自重的基礎。

與普通拉深一樣，壓力過大，在凸坎與直壁相接處容易成形爆破。

工藝的基本過程是先由平板或經過輥彎的單曲率殼板組焊成封閉多面殼體，然后再封閉多面殼體內充滿液體介質(通為水)，并通過一個加壓系統向封閉多面殼體內施加內壓，在內壓作用下殼體產生塑性變形而逐漸趨向于球殼。

對于單曲率殼體，該工藝的主要工序為:下料---彎卷---組裝焊接---液壓成形。

長遠看，殼體液壓成形將選用輕質傳力介質，因為水作為目前的傳力介質具有成本低和清潔的優點，但是對于大型殼體，水的質量很大，限制了該技術的發展應用，因此開發密度小于水的介質是殼體液壓成型技術的一個主要發展方向。

在焊接環節，將應用高能束焊接技術和自動化工藝焊接封閉殼體。目前封閉殼體多采用手工電弧焊，容易引起焊接接頭質量問題導致成形時開裂。

在材料方面，鋁合金等輕質材料也是球殼液壓成形的一個方向。

注：本文部分內容根據百度百科等網絡資料綜合整理。

文章來源：明說 液壓成形

免責聲明：本文系網絡轉載，版權歸原作者所有。如涉及版權，請聯系刪除！