縮口成形工藝與模具設計.doc

5.3縮口成形工藝與模具設計縮口（necking）是指將預先拉深成形的圓筒或管狀坯料，通過縮口模將其口部縮小的一種成形工藝。 5.3.1典型案例工件名稱：氣瓶生產(chǎn)批量：中批量材料：08鋼料厚：1mm工件簡圖：如圖5-27所示5.3.2縮口成形的特點與變形程度1. 縮口成形的特點圖5-28為同形件縮口成形示意圖?？s口時，縮口端的材料在凹模的壓力下向凹模內(nèi)滑動，直徑減小，壁厚和高度增加。制件壁厚不大時，可以近似地認為變形區(qū)處于兩向(切向和徑向)受壓的平面應力狀態(tài)，以切向壓力為主。應變以徑向壓縮應變?yōu)樽畲髴?，而厚度和長度方向為伸長變形，且厚度方向的變形量大于長度方向的變形量。 由于切向壓應力的作用，在縮口時坯料易于失穩(wěn)起皺；同時非變形區(qū)的筒壁，由于承受全部縮口壓力，也易失穩(wěn)產(chǎn)生變形，所以防止失穩(wěn)是縮口工藝的主要問題。2縮口成形的變形程度縮口的極限變形程度主要受失穩(wěn)條件的限制，縮口變形程度用總縮口系數(shù)ms表示。 ms = dD式中 ms -總縮口系數(shù) d -縮口后直徑（mm）； D -縮口前直徑（mm）?？s口系數(shù)的大小與材料的力學性能、料厚、模具形式與表面質(zhì)量、制件縮口端邊緣情況及潤滑條件等有關。表5-9所示為各種材料的縮口系數(shù)。當工件需要進行多次縮口時，其各次縮口系數(shù)的計算為： 首次縮口系數(shù) m1=0.9m均 以后各次縮口系數(shù) mn=( 1.051.10) m均 式中m均-平均縮口系數(shù)； m均=m1+m2+m3+mnn 案例工藝分析；氣瓶為帶底的筒形縮口工件，可采用拉深工藝制成圓筒形件，再進行縮口成形?？s口系數(shù)計算； 表5-9 各種材料的縮口系數(shù) 材料平均縮口系數(shù)m均 支承形式 材料厚度無支承外支承內(nèi)外支承0.50.511 鋁-0.680.720.530.570.270.32硬鋁（退火）-0.730.800.600.630.350.40硬鋁（淬火）-0.750.800.630.720.400.43 鋼0.850.750.70.650.700.750.550.600.300.35由圖5-27可知，d=35mm,D=49mm,則縮口系數(shù)m=dD=3549=0.71因該工件為有底縮口件，所以只能采用外支承方式的縮口模具，查表5-9得許用縮口系數(shù)為0.6，則該工件可一次縮口成形。5.3.3縮口工藝計算1.毛坯高度計算縮口后，工件高度發(fā)生變化，縮口毛坯高度按下式計算，式中符號如圖5-29所示。圖5-29a形式：H=1.05h1+D2-d28Dsin1+Dd 5-25 圖2-29b形式：H=1.05h1+hdD +D2-d28Dsin1+Dd 5-26 圖5-29c形式：h=h1+141+DdD2-d2 5-27由圖5-27可知，h=79mm,則毛坯高度為H=1.05h1+D2-d28Dsin1+Dd =1.0579+502-352850sin151+5035mm =111.3mm 取H=111.3mm,縮口前毛坯如圖5-30所示。2.縮口凹模的半錐角a縮口凹模的半錐角a在縮口成形中起著重要作用。一般使用a,45,最好使a在30以內(nèi)，當a較為合理時，允許的極限縮口系數(shù)m可比平均縮口系數(shù)m均小10%15%.3縮口力計算在無內(nèi)支承進行時，縮口力F可用下式進行計算。是中t0-縮口前料厚；D-縮口前直徑；d-工件縮口部分直徑；-工件與凹模間的摩擦因數(shù)； b-材料抗拉強度； -凹模圓錐半角； k-速度系數(shù)，用普通壓力機時，k=1.15由附錄A可查得，b=430MPa,凹模與工件的摩擦因數(shù)=0.1，根據(jù)圖5-27，縮口力F為；F=k1.1Dt0b1-dD1+cot1cos =1.151.14914301-354910.1cot151cos15N =25.418kN4.縮口模結構設計常見的縮口模結構如圖5-31所示。 圖5-31 縮口模結構無支承縮口成形 外支承縮口成形 內(nèi)支承縮口成形 1-凹模 2-外支承 3-下支承縮口模采用外支承式一次成形，縮口凹模工作表面的表面粗糙度為Ra=0.4m,采用后側(cè)導柱、導套模架，導柱、導套加長為210mm。因模具閉合高度為275mm，則選用400KN開式可傾式壓力機?？s口模結構如圖5-32所示。 圖5-32 氣瓶縮口模裝配圖1- 下模