2022年冲压工艺与模具设计第章其他冲压成形方法.docx

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1、第 5 章 其他冲压成形方法从表 1.2 可见,除弯曲和拉深外 ,成形工序中仍有许多方法 ,其中比较常用地有胀形、翻边、扩口、缩口等 .这些工序地基本特点为局部变形 , 因此,也常统称为 狭义 成形工序 .成形工序一般支配在冲裁、弯曲、拉深之后 .5.1 胀形板料 /空心工序件 /空心半成品在双向拉应力作用下,产生扩张 鼓凸 变形 ,获得表面积增大厚度变薄 地制件地冲压成形方法称为胀形.常见地胀形件有板料地压花筋件、肚形搪瓷制品、自行车管接头、波纹管等,以及汽车车身地某些掩盖件.胀形地种类可从坯料外形、坯料所处状态、所用模具、所用能源、成形方式等角度作出区分,其中最基本地是按变形区所占比例划分

2、为局部胀形和整体胀形,最常用地是平板坯料局部胀形和空心坯料胀形.5.1.1 胀形变形特点图 5.1 所示为圆形板料局部胀形,坯料地外环部分在足够大地压力下不发生流淌,仅在直径为 d 地区域内坯料产生变形 ,变形地结果是板料变薄、表面积增大.从第 4 章中拉深系数地概念仍可得知,当坯料地外径与成形圆筒直径地比值D /d 3 时,外环形部分地材料产生切向收缩所需地径向拉应力很大,成为相对于中心部分地强区 ,以至于环形部分材料不行能向凹模内流淌.明显 ,胀形变形区内材料承担大小不等地双向拉应力,并 产生伸长类变形 .正是由于这种应力状态,变形区不会产生起皱现象,成形后制件地表面光滑、规整.同时 ,由

3、于变形区材料截面上拉应力沿厚度方向分布比较匀称,所以卸件后地弹复很小,简洁得到精度较高地制件.因此,可以用胀形地方法来整形,提高冲压件地精度和表面质量.图 5.1胀形变形区5.1.2 平板坯料局部胀形平板坯料局部胀形又叫起伏成形,它是依靠平板材料地局部拉伸,使坯料或制件局部表面积增大,形成局部地下凹或凸起.生产中常见地有压花、压包、压字、压筋等如图 5.2 所示 .经过起伏成形后地制件,由于外形转变引起惯性矩发生变化,再加上材料地冷作硬化作用,所以能够有效地提高制件地刚度和强度.在起伏成形中 ,由于摩擦力地关系,变形区材料地变薄、伸长并不匀称.在某个位置上最为严峻,该部位地伸长应变最先达到最大

4、值.如进一步增大变形程度,即会发生裂开 .图 5.2起伏成形起伏成形地极限变形程度由许可地拉伸变薄量打算,主要受材料性能、制件几何外形、模具结构、胀形方法及润滑条件等因素影响,很难用某种运算方法来精确表示.特殊是复杂外形地制件,成形部分各处地应力应变分布比较复杂,运算地结论误差比较大.所以 ,其危急部位和极限变形程度一般通过试验方法确定.但对于比较简洁地筋条类起伏成形件如图 5.3 所示 ,就可按下式近似地确定其极限变形程度n=l l0/l 0 0.70 0.75式中：n极限变形程度；l 0起伏成形前材料地长度；l起伏成形后制件轮廓地长度；材料单向拉伸地伸长率.图 5.3起伏成形前后材料地长度

5、系数 0.700.75 视局部胀形地势状而定 ,球形筋取大值 ,梯形筋取小值 .假如制件要求地局部胀形量超过极限变形程度,可以采纳分步方法解决如图 5.4 所示 .第 1 道工序胀成大直径地球形 或锥形 ,以求在较大范畴内聚料和尽可能地匀称变形.第 2 道工序再得到所要求地尺寸.第 1 道成形地表面积应略小于最终成形地表面积,以便通过第 2 次成形使表面积再略微增大,起到整形作用 ,防止制件起皱 .压筋、压凸地势式和尺寸可参考表 5.1.当起伏成形地筋 或包 与制件外边缘地距离小于 3 倍板料厚度时,成形过程中边缘材料会向内收缩 如图 5.5 所示 .对于要求较高地制件应预先留出切边余量 ,成

6、形后修切整齐.也可以增大压边力 ,阻挡材料向内滑动 ,保持边缘规整 .图 5.4深度较大地局部胀形法表 5.1图 5.5起伏成形距边缘地最小尺寸压筋压凸地势式和尺寸名 称图例RhD 或 Bra压 筋34 t23 t710 t12 t压 凸1.52 t 3h0.51.5t1530图例D/mmL /mmt/mm6.51068.5137.510.5159131811152213182616243420314426365130436035486840557845在曲柄压力机上对薄板t1.5mm 、小制件 面积 A0.5 1.01.0黄铜0.850.80 0.700.70 0.65钢0.800.750.

7、70 0.65表 5.8答应缩口系数 m0/ n支 承 方 式材 料无 支 承外 支 承内 外 支 承软 钢0.700.750.55 0.600.30.35黄铜 H62 、H680.650.700.50 0.550.30.32铝0.680.720.53 0.570.270.32硬铝退火0.730.800.60 0.630.350.40硬铝淬火0.750.800.68 0.720.400.435.4.2 缩口模基本结构典型地缩口模具形式如图5.25 所示 ,缩口时工序件 /半成品由夹紧装置夹紧,夹紧力通过上模套筒与下模外圆紧配实现 ,也可通过斜楔装置实现.缩口模具地支承形式有3 种.无支承 如图

8、 5.23 所示 地模具结构简洁、造价低,但稳固性差 ,一般只在厚壁坯料上采纳；外支承形式 图 5.26a地模具较前者复杂一些 ,但缩口稳固性较好 ,许可缩口系数可取小些 , 这种形式生产中采纳较多；内外支承形式 图 5.26b 地模具结构最复杂 ,但由于应力状态抱负、稳固性最好 , 一般在薄壁筒形件中使用 .图 5.25缩口模原理图图 5.26不同支承方法地缩口模1压簧； 2芯座； 3活动夹紧环； 4套筒； 5缩口凹模； 6推件器 兼内支承作用 5.4.3 缩口工艺运算1. 缩口次数如制件地缩口系数m 小于答应地缩口系数 ,可采纳多次缩口工艺 .先确定缩口次数 n.缩口总次数lg d n -

9、n =lg D式中： dn缩口地最终直径 中径 ；D坯料 / 工序件 /半成品直径 中径 ； m0平均缩口系数表 5.7.lg m0dm0 =12dd=3d= nDd 1d2d n- 1式中： d12,d, n分别为第 1,2, ,n 次缩口后制件地中径 .,d首次缩口系数m1 =0.9m0,再次缩口系数m2 =1.051.10 m0 .需要留意地是 ,材料变形后地冷作硬化现象会影响缩口系数.缩口次数愈多 ,缩口系数愈大 .缩口后 ,制件端部壁厚略有增大,一般可忽视不计 .如需要较精确地数据 ,可按下式估算： n -1式中： t n, t n - 1dn, d n-缩口后与缩口前地厚度；1 缩口后与缩口前地中径.t n= t n -1dd n 2. 缩口坯料高度缩口制件地基本类型有3 种,如图 5.27 所示 .缩口坯料高度H 地运算如下 .图 5.27缩口制件地基本类型图 5.27a 所示形式.H =1.05 h1 +D2 -d 2 骣Dd.1 +图 5.27b 所