锻压工艺学-成形及其新技术

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1、5成形及其新技术5.1胀形概念：对板料或管状毛坯的局部施加压力，使其变形区内的材料，在双向拉应力的作用下，厚度变薄而表面积增大，以获得需要的几何形状。平板毛坯胀形和管状毛坯胀形两种情况。图5.1胀形件示例(a)平板毛坯胀形；(b)管状毛坯胀形5.1.1平板毛坯胀形特点：当D／d<3，发生拉深变形，当D／d>3，发生胀形变形。胀形变形时，塑性变形仅局限于d区域材料。胀形时，材料一般不会发生失稳起皱现象。若变形量过大，严重变薄，会导致胀裂。极限变形程度：p—平板胀形时许用变形程度，％；—毛坯材料单向拉伸时的延伸率，％；L0，Ll—变形区材料前后线尺寸长度，mm。图5

2、.2压凸包成形(a)预成形；(b)最后成形表5.1加强筋的形式和尺寸平板胀形用刚性模具胀加强筋时，近似压力公式：P=KLtbP—变形力，N；K—因数，取0.7～1.0，视筋的宽度和深度而定，窄而深时取大值，宽而浅时取小值；L一加强筋周长，mm；t—板料厚度，mm；b—材料抗拉强度，MPa。5.1.2管状毛坯胀形概念：将空心工件或管状毛坯局部部位的直径向外扩张，使其成为曲面零件的工艺。机械胀形模具结构复杂，不便于胀形形状复杂的零件。同时分块凸模之间的滑动摩擦或间隙，使其很难得到正确的回转体和精度较高的零件。软模胀形：用橡胶、PVC塑料、石蜡、液体或气体等作传压介质

3、。特点：毛坯的变形比较均匀，容易保证零件的正确几何形状，也便于加工形状复杂的空心零件。自然胀形：零件的成形主要靠管坯壁厚变薄和轴向自然收缩来完成。变形区材料主要承受径向(母线方向)拉应力r和切向(圆周方向)拉应力的双向拉应力作用，发生切向拉应变，径向拉应变r和厚向压应变t。轴向压缩胀形：在自然胀形的同时，又在管坯的轴向进行压缩。轴向压力达到一定程度后，可以改变径向拉应力为径向压应力r，径向拉应变也改变为径向压应变r，有利于塑性变形的变化，延缓变形区材料的变薄，提高胀形极限变形程度。复合胀形：在轴向压缩胀形的同时，再对胀形区施加径向反压力，实现内压一

4、轴压一径向反压。图5.5三通管胀形工艺(a)自然胀形；(b)轴向压缩胀形；(c)复合胀形胀形时，凸肚最大处材料切向拉伸最严重，极限变形程度受此处材料许用延伸率的限制。以胀形因数K表示胀形变形程度：dmax-胀形后最大处的直径；d0-毛坯原来的直径。一般胀形的胀形因数K和毛坯材料许用延伸率[]的关系为图5.6胀形件前后尺寸关系管坯直径胀形变形区管坯长度L—胀形变形区母线长度，mm；c—考虑切向伸长而引起高度缩小的影响因数，一般取c＝0.3～0.4；—胀形变形区材料圆周方向最大延伸率；b—切边余量。5.2翻边作用：将工件的孔边缘或外边缘在模具的作用下翻成竖立的直边。

5、图5.7内缘和外缘翻边(a)内缘翻边；(b)外缘翻边5.2.1内缘翻边1．内缘翻边的变形特点翻边前毛坯孔径为d0，翻边变形区是内径为d0而外径为D的环形部分。变形程度：极限翻边因数：影响极限翻边因数的因素：(1)材料的塑性(2)孔的边缘状况(3)材料的相对厚度(4)凸模的形状式中m’—非圆孔翻边时极限翻边因数；m—圆孔极限翻边因数；—曲率部分中心角。上式适用于≤180。当>180时：非圆孔的翻边：2.内孔翻边的工艺计算因为代入式上式，化简后便可得到翻边高度H的表达式，则有翻边高度h：若以极限翻边因数mmin代入上式，可求得翻边的极限高度hmax为于是，拉深

6、高度h1为3．翻边力的计算翻边力一般不大。用普通圆柱形凸模翻边时所需压力，可按下面近似公式计算，即P=1.1(D-d0)ts式中D—翻边后直径(按厚度中心线直径计算)，mm；d0—翻边预冲孔直径，mm；t—板料厚度，mm；s—板料屈服极限，MPa。翻边凸模的圆角半径和凸凹模间隙对翻边过程和翻边力的大小的影响：（1）增大凸模圆角半径，可大幅度地降低翻边力。（2）采用球形凸模时，比用小圆角半径凸模的翻边力可降低50％左右。（3）适当增大凸凹模之间的间隙，也可以降低翻边力。4.翻边模设计凸、凹模间隙大，对翻边变形有利。当孔边垂直度无要求时，间隙值可以尽量取大些，孔边

7、垂直度要求较高，间隙值可略小于材料原始厚度t。其单边间隙z一般取为z=0.85t。翻边后竖边材料自然变薄情况：式中—翻边后竖边端部厚度；t—板料厚度；d0—预冲孔孔径；D—翻边后直径；m—翻边因数。5．变薄翻边概念：采用减小模具凸、凹模之间的间隙，强迫材料变薄的方法。变形程度可以用变薄因数K表示：式中t1—变薄翻边后工件竖边的厚度，mm；t—变薄翻边前材料的原始厚度，mm。一次变薄翻边的变薄因数可取K＝0.4～0.5。图5.14变薄翻边示例(a)变薄翻边零件；(b)变薄翻边凸模5.2.2外缘翻边外曲翻边的变形程度E外内曲翻边的变形程度E内5.2.3翻管工艺主要工