冲压工艺与模具设计 教学课件 作者 张信群 第5章 其他成形工艺与成形模.ppt

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1、第5章其他成形工艺与成形模胀形工艺与模具结构5.1翻边工艺与模具结构5.2缩口工艺与模具结构5.35.1胀形工艺与模具结构5.1.1胀形的变形特点胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法，主要有平板坯料胀形（如图5-1（a）所示）和空心坯料胀形（如图5-1（b）所示）。如图5-2所示是胀形时坯料的变形情况，坯料外径是Ｄ，成形直径是ｄ，当两者比值Ｄ/ｄ＞３时，ｄ与Ｄ之间环形部分金属发生切向收缩所必需的径向拉应力很大，属于变形的强区。在凸模的作用下，环形部分金属根本不可能向凹模内流动，

2、其厚度变薄，表面积增大，形成一个凸起。平板坯料胀形又称局部胀形，也称起伏成形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等，如图5-3所示。平板坯料胀形的目的主要是增加零件的刚度、强度和美观度，在生产应用非常广泛。其变形程度，主要受到材料的性能、筋的几何形状、模具结构及润滑等因素的影响。胀形程度，主要受到材料的性能、筋的几何形状、模具结构及润滑等因素的影响。用胀形工艺压制的加强筋的形式和尺寸可参考表5－1。1．平板坯料胀形空心坯料胀形俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，胀出所需的凸起曲面。用这种方法可以成形

3、球形容器、高压气瓶、壶嘴、皮带轮、波纹管、各种接头以及其他一些异形空心件，其变形区的变形特点为壁厚变薄，表面积增加。管状毛坯胀形如图5－4所示，它的变形程度用胀形系数K表示：2．空心坯料胀形5.1.2胀形模的结构刚性胀形模如图5-5所示，该模具的凸模做成分瓣式结构形式，上模下行时，由于锥形芯块4的作用，使分瓣凸模2向四周顶开，从而将坯料胀出所需的形状。上模回程时，分瓣凸模在锥形芯块4和拉簧3的作用下复位．便可取出工件。这种胀形模的缺点是模具结构复杂、成本高，并且难以得到精度较高的正确旋转体，变形的均匀程

4、度差。1．刚性胀形模如图5-6所示是橡胶凸模胀形，其原理是利用橡胶3作为胀形凸模，胀形时．橡胶在柱塞1的压力作用下发生变形，从而使坯料沿凹模2内壁胀出所需的形状。橡胶胀形的模具结构简单，坯料变形均匀，能成形形状复杂的零件，所以在生产中广泛应用。但形生产率较低，只适合于批量不大的冲压件生产。2．柔性胀形模镦压胀形则是利用坯料自身作为传力介质在镦压力的作用下产生胀形。如图5－9所示，筒形毛坯放在下凹模内并由它定位，胀形时凸模先插入毛坯内，毛坯在上、下凹模和凸模的夹持下进行镦压，保证筒壁不会丧失稳定，毛坯只有

5、在中部空腔处胀出成形。3．镦压胀形模5.2翻边工艺与模具结构（1）圆孔翻边的特点圆孔翻边如图5－10所示，坯料预先冲制直径为d的孔，翻边时，坯料在凸模的作用下，孔径d不断扩大，最后变为内径等于dT的竖边。翻边时变形区是内径为d、外径为的环形部分，变形区应力状态为双向拉伸。翻边后变形区厚度变薄，孔边缘切向伸长变形最大，厚度变薄最严重，也是最易产生开裂的部位。坯料在DA的外缘部分受压边力F的作用，不能向中心流动，不参与变形。5.2.1内孔翻边1．圆孔翻边圆孔翻边的变形程度用翻边系数K表示，翻边系数为翻边前孔

6、径d与翻边后孔径D的比值。翻边系数K值越小，则变形程度越大。在翻边孔边不破裂所能达到的最小翻边系数为极限翻边系数，用Kmin表示。如表5-3所示是低碳钢圆孔翻边的极限翻边系数。（2）影响极限翻边系数Kmin的因素主要有以下方面：1）材料的塑性2）预制孔的相对直径3）预制孔的加工方法4）翻孔凸模的形状和圆角半径（4）翻边模工作部分的设计1）圆角半径翻边凹模的圆角半径一般对翻边成形影响不大，可取该值等于零件的圆角半径。翻边凸模圆角半径应尽量取大些，以便有利于翻边变形，对平底凸模一般取≥4t。2）圆孔翻边凸模

7、的常用结构如图5－13所示。3）翻边凸、凹模的间隙翻边凸、凹模单边间隙可查看表5－4。非圆孔翻边如图5-14所示，对于非圆孔的内孔翻边，变形区沿翻边线其应力与应变分布是不均匀的。在翻边高度相同的情况下，曲率半径较小的部位，切向拉应力和切向伸长变形较大；而曲率半径较大的部位，切向拉应力和切向伸长变形较小。直线部位与弯曲变形相似，由于材料的连续性，曲线部分的变形将扩展到直线部位，使曲线部分的切向伸长变形得到一定程度的减轻。2．非圆孔翻边非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角α大小，查表5－5。非圆孔翻

8、边坯料的预孔形状和尺寸，可以按圆孔翻边、弯曲和拉深各区分别展开，然后用作图法把各展开线交接处光滑连接起来。5.2.2外缘翻边伸长类翻边分为沿不封闭内凹曲线进行的平面翻边（如图5-15（a）所示）和在曲面坯料上进行的伸长类翻边（如图5-15（b）所示）两种。它们的共同特点是坯料变形区主要在切向拉应力作用下产生切向的伸长变形，边缘容易拉裂。1．伸长类翻边伸长类平面翻边时，其变形类似于内孔翻边，但由于是沿不封闭曲线翻边，坯料变形区内切向的拉应力和