钣金胀形压缩翻边精选文档.ppt
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1、钣金胀形压缩翻边本讲稿第一页,共五十五页5.1 胀形胀形本讲稿第二页,共五十五页 利用胀形模具,使板平面或圆柱面内局部区利用胀形模具,使板平面或圆柱面内局部区域坯料在双向拉应力作用下,产生两向伸长变形,域坯料在双向拉应力作用下,产生两向伸长变形,厚度减薄,表面积增大,以获得所需要几何形状厚度减薄,表面积增大,以获得所需要几何形状和尺寸制件的冲压工序。生产中起伏成形、圆柱和尺寸制件的冲压工序。生产中起伏成形、圆柱形空心毛坯的鼓肚成形,波纹管及平板毛坯张拉形空心毛坯的鼓肚成形,波纹管及平板毛坯张拉成形均属胀形成形。成形均属胀形成形。本讲稿第三页,共五十五页胀形常与其它方式的成形同时发生。某些汽车、
2、胀形常与其它方式的成形同时发生。某些汽车、拖拉机覆盖件和一些复杂形状零件成形,常常包拖拉机覆盖件和一些复杂形状零件成形,常常包含一定程度胀形成分。胀形加工中,金属流动量含一定程度胀形成分。胀形加工中,金属流动量小,因此,使坯料变形均匀以及控制整个成形工小,因此,使坯料变形均匀以及控制整个成形工序中胀形变形量是决定成败及制件质量的关键。序中胀形变形量是决定成败及制件质量的关键。本讲稿第四页,共五十五页a)弯曲、局部胀形)弯曲、局部胀形 b)胀形扩展至变形结束)胀形扩展至变形结束图图5-1 胀形变形过程胀形变形过程本讲稿第五页,共五十五页(1)(1)平板毛坯胀形变形特点平板毛坯胀形变形特点 1)1
3、)变形过程变形过程 凸模下降与毛坯接触时,在弯矩和拉凸模下降与毛坯接触时,在弯矩和拉应力作用下,凹模圆角处坯料发生弯曲变形。与此应力作用下,凹模圆角处坯料发生弯曲变形。与此同时,凸模底部少量毛坯承受了全部胀形变形力,同时,凸模底部少量毛坯承受了全部胀形变形力,应力达到屈服点时,便产生了变形。与凸模底部接应力达到屈服点时,便产生了变形。与凸模底部接触坯料屈服后产生硬化,变形向外扩展,贴模坯料触坯料屈服后产生硬化,变形向外扩展,贴模坯料逐渐增加,表面积增大逐渐增加,表面积增大,厚度减薄,直至坯料全部厚度减薄,直至坯料全部包敷凸模,完成加工。胀形变形是弯曲,局部胀形包敷凸模,完成加工。胀形变形是弯曲
4、,局部胀形及由于加工硬化,贴模面积增加,胀形向外扩展的及由于加工硬化,贴模面积增加,胀形向外扩展的过程。过程。本讲稿第六页,共五十五页2)2)胀形变形区及应力应变状态胀形变形区及应力应变状态 如图如图5-15-1所示,胀所示,胀形变形过程中,毛坯被带凸筋的压边圈压紧,外形变形过程中,毛坯被带凸筋的压边圈压紧,外部材料无法流入,变形被限制在凸筋或凹模圆角部材料无法流入,变形被限制在凸筋或凹模圆角以内的局部区域。以内的局部区域。本讲稿第七页,共五十五页 图图5-25-2显示了平板毛坯局部胀形成形时,变形显示了平板毛坯局部胀形成形时,变形区内的应力应变状态。在变形区内,坯料在双区内的应力应变状态。在
5、变形区内,坯料在双向拉应力作用下,沿切向和径向产生伸长变形,向拉应力作用下,沿切向和径向产生伸长变形,厚度变薄,表面积增大。厚度变薄,表面积增大。a)应力状态)应力状态 b)应变状态)应变状态图图5-2 变形区应力和应变状态变形区应力和应变状态本讲稿第八页,共五十五页 3)3)变形力变形力行程曲线行程曲线 与拉深不同,胀形时变形与拉深不同,胀形时变形区是在不断扩大的。由于加工硬化,胀形变形力区是在不断扩大的。由于加工硬化,胀形变形力行程曲线是单调增曲线,产生破裂时胀形力达行程曲线是单调增曲线,产生破裂时胀形力达到最大值。到最大值。本讲稿第九页,共五十五页 a)径向和厚度方向应变分布)径向和厚度
6、方向应变分布 b)切向和径向应变分布)切向和径向应变分布图图5-3 胀形件的应变分布和应变状态图胀形件的应变分布和应变状态图 4)4)应变和板厚的分应变和板厚的分布布 图图5-35-3是平板毛是平板毛坯局部胀形时的应坯局部胀形时的应变分布图。由图中变分布图。由图中可见,变形区内径可见,变形区内径向应变向应变r和切向应和切向应变变全部大于零,全部大于零,而厚度方向的应变而厚度方向的应变小于零,坯料变薄。小于零,坯料变薄。本讲稿第十页,共五十五页 5)5)胀形变形服从材料的变形规律胀形变形服从材料的变形规律 当存在多种变形可能性时,实际的变形方式当存在多种变形可能性时,实际的变形方式使得载荷最小。
7、毛坯的外径足够大,内孔较小使得载荷最小。毛坯的外径足够大,内孔较小时,拉深变形阻力和扩孔、翻边变形阻力大于时,拉深变形阻力和扩孔、翻边变形阻力大于胀形变形阻力时,变形性质由胀形决定。胀形变形阻力时,变形性质由胀形决定。本讲稿第十一页,共五十五页图图4-6 毛坯尺寸和工序类型的关系毛坯尺寸和工序类型的关系本讲稿第十二页,共五十五页 a)b)a)加强筋和凸包压制)加强筋和凸包压制 b)汽车前围压字)汽车前围压字图图5-4 起伏成形的例子起伏成形的例子(2)平板毛坯胀形成形极限平板毛坯胀形成形极限1)起伏成形起伏成形 是一种使材料变薄,表面积增大,形成局部是一种使材料变薄,表面积增大,形成局部凹进或
8、凸起来改变毛坯形状的方法。如图凹进或凸起来改变毛坯形状的方法。如图5-4所示,起伏成所示,起伏成形主要用于压制凸包、加强筋和艺术装饰品浮雕。形主要用于压制凸包、加强筋和艺术装饰品浮雕。本讲稿第十三页,共五十五页 在宽法兰件的成形中,法兰宽度大于某值后,在宽法兰件的成形中,法兰宽度大于某值后,法兰部分不再产生塑性流动,法兰尺寸保持不变。法兰部分不再产生塑性流动,法兰尺寸保持不变。成形靠凹模圆角以内材料的变薄,极限成形高度成形靠凹模圆角以内材料的变薄,极限成形高度与毛坯直径无关,这一阶段就是胀形变形阶段。与毛坯直径无关,这一阶段就是胀形变形阶段。它与拉深的分界点取决于毛坯尺寸,材料性能,它与拉深的
9、分界点取决于毛坯尺寸,材料性能,模具几何参数和压边力大小,如图模具几何参数和压边力大小,如图5-55-5所示,所示,d/Dd/D0 0约在约在0.380.380.350.35之间。曲线以上为破裂区,以下之间。曲线以上为破裂区,以下为安全区,线上为临界状态。为安全区,线上为临界状态。本讲稿第十四页,共五十五页图图5-5 拉深与起伏成形的分界拉深与起伏成形的分界本讲稿第十五页,共五十五页2)平板毛坯胀形变形程度及成形极限平板毛坯胀形变形程度及成形极限压凸包压凸包:胀形深度胀形深度h;最大胀形深度最大胀形深度hmax压筋压筋:(:(图图5-6)5-6)伸长率伸长率最大伸长率最大伸长率(0.70.75
10、)本讲稿第十六页,共五十五页图图5-6 冲制加强筋时的伸长率冲制加强筋时的伸长率 本讲稿第十七页,共五十五页 如图如图5-75-7所示所示,如果凸包深度大于最大胀形深度,如果凸包深度大于最大胀形深度,则应增加工序。与拉深加工不同则应增加工序。与拉深加工不同,由于胀形时材料由于胀形时材料变薄严重变薄严重,工序数不会太多。前道工序主要目的是工序数不会太多。前道工序主要目的是使变形均匀使变形均匀,为后道工序准备材料。为后道工序准备材料。图图5-7 两道工序完成的凸形两道工序完成的凸形本讲稿第十八页,共五十五页(2)(2)圆柱形空心毛坯的胀形圆柱形空心毛坯的胀形1)1)胀形方式胀形方式a a橡皮(或聚
11、氨酯)凸模胀橡皮(或聚氨酯)凸模胀形形 该胀形方式如图该胀形方式如图5-85-8所示。所示。由于聚氨酯橡胶优良的物理机由于聚氨酯橡胶优良的物理机械性能,用它作工作介质的胀械性能,用它作工作介质的胀形得到愈来愈广泛的应用。形得到愈来愈广泛的应用。图图5-8 橡皮凸模胀形橡皮凸模胀形 本讲稿第十九页,共五十五页b.b.分块式凸模胀形分块式凸模胀形 如图如图5-95-9所示,采用刚性凸模,所示,采用刚性凸模,凸模必须作成分块式,以便出模时由楔状心块将凸模必须作成分块式,以便出模时由楔状心块将其分开。其分开。图图5-9 分块式凸模胀形分块式凸模胀形本讲稿第二十页,共五十五页c.c.液压胀形液压胀形 如
12、图如图5-105-10所示,用液体作为所示,用液体作为凸模的胀形方式称凸模的胀形方式称做液压胀形。做液压胀形。d.d.石蜡胀形石蜡胀形 除采用橡除采用橡皮和液体等软模来成皮和液体等软模来成形外形外,还可采用石蜡作还可采用石蜡作为传力介质进行胀形。为传力介质进行胀形。a)直接倾注液体法)直接倾注液体法 b)充液橡皮囊法)充液橡皮囊法图图5-10 液压胀形液压胀形本讲稿第二十一页,共五十五页2)2)圆柱形空心毛坯胀形的成形极限圆柱形空心毛坯胀形的成形极限 生产中用胀形系生产中用胀形系数数K K表示圆柱形空心毛坯胀形的变形程度。用表示圆柱形空心毛坯胀形的变形程度。用最大胀形系数最大胀形系数K Kma
13、xmax表示其破裂成形极限。表示其破裂成形极限。胀形系数胀形系数:K=dK=dmaxmax/d/d 在胀形时对毛坯轴向加压的话,胀形成形极限可在胀形时对毛坯轴向加压的话,胀形成形极限可以增大。对毛坯变形区局部加热会显著增大胀形变以增大。对毛坯变形区局部加热会显著增大胀形变形程度。形程度。本讲稿第二十二页,共五十五页(3)(3)影响胀形成形极限的因素影响胀形成形极限的因素1)1)材料性能材料性能 加工硬化指数加工硬化指数n n值对胀形成形极限影响值对胀形成形极限影响极大。极大。n n值大,加工硬化能力强,可促使应变分布值大,加工硬化能力强,可促使应变分布趋于均匀化,同时还能提高材料的局部强度,故
14、成趋于均匀化,同时还能提高材料的局部强度,故成形极限也大。形极限也大。2)2)变形均匀程度变形均匀程度 胀形破裂发生在板料厚度减薄最大胀形破裂发生在板料厚度减薄最大部位。变形均匀,板料厚度减薄均匀能获得较大的部位。变形均匀,板料厚度减薄均匀能获得较大的胀形变形程度。胀形变形程度。本讲稿第二十三页,共五十五页3)3)制件形状和尺寸制件形状和尺寸 就球形凸模和平底凸模而言就球形凸模和平底凸模而言,球形凸模胀形时,应变分布比较均匀,能获得较球形凸模胀形时,应变分布比较均匀,能获得较大的胀形变形程度。大的胀形变形程度。4)4)润滑条件、变形速度及材料厚度润滑条件、变形速度及材料厚度 本讲稿第二十四页,
15、共五十五页(4)(4)胀形力的计算胀形力的计算1)1)平板毛坯胀形成形力的计算平板毛坯胀形成形力的计算 压制加强筋时压制加强筋时,近似近似按下式计算。按下式计算。在曲柄压机上对薄料在曲柄压机上对薄料(t t1.5mm)1.5mm)、小零件、小零件(面面积积2000mm2000mm2 2)胀形时胀形时,其胀形力可用经验公式计其胀形力可用经验公式计算算。本讲稿第二十五页,共五十五页2)2)圆柱形空心毛坯胀形力的计算圆柱形空心毛坯胀形力的计算 可按下式计算。可按下式计算。胀形单位压力胀形单位压力p可按下式计算。可按下式计算。本讲稿第二十六页,共五十五页5.2 翻边翻边本讲稿第二十七页,共五十五页 利
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