其他沖壓成形工藝PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1其他沖壓成形工藝其他沖壓成形工藝5.1 脹形脹形 利用模具強(qiáng)迫板料厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法叫做脹形。 沖壓生產(chǎn)中的起伏成形、圓柱形空心毛坯的凸脹成形、波紋管的成形及飛機(jī)蒙皮張拉成形等均屬于脹形成形。汽車覆蓋件等形狀比較復(fù)雜的零件成形也常常包含脹形成分。脹形的方法有： 1 、鋼模脹形法 2 、軟模脹形法 3 、液壓脹形法第1頁(yè)/共127頁(yè)第2頁(yè)/共127頁(yè)軟模脹形法第3頁(yè)/共127頁(yè)液壓脹形法第4頁(yè)/共127頁(yè)第5頁(yè)/共127頁(yè)起伏成形第6頁(yè)/共127頁(yè)自行車多通接頭 自行車多通接頭軟模脹形 1、4-凸模壓柱；2-分塊凹模；3-模套第7頁(yè)/共127頁(yè)第8頁(yè)/

2、共127頁(yè)1、管件液壓柔性成形技術(shù)原理及其分類 液壓柔性成形原理是通過內(nèi)部加壓和軸向加力補(bǔ)料把管坯壓入到模具型腔使其成形，如圖1 所示。其基本工藝過程為：首先將管坯1放在下模2內(nèi)，然后閉合上模3，將管的兩端用水平?jīng)_頭4和5密封，并使管坯內(nèi)充滿液體。在加壓脹形的過程中，兩端的沖頭同時(shí)向內(nèi)推進(jìn)補(bǔ)料，這樣在內(nèi)壓和軸力的聯(lián)合作用下使管坯貼靠模具而成形為所需的工件。 第9頁(yè)/共127頁(yè)圖4 用于汽車排氣系統(tǒng)的Y 形三通管件(SPS)第10頁(yè)/共127頁(yè) 圖5是汽車上采用的一種接觸反應(yīng)轉(zhuǎn)換器，由一對(duì)圓錐體形成。利用管材液壓柔性技術(shù)成形后，再?gòu)闹虚g剖開，從而形成兩個(gè)零件。利用管材液壓柔性成形技術(shù)可以獲得10

3、0%的膨脹量。圖5 一次成形的雙錐體零件（SPS） 第11頁(yè)/共127頁(yè) 在汽車排氣系統(tǒng)中，還有一類零件，就是符合氣體動(dòng)力學(xué)原理和具有消音功能的復(fù)雜的空間構(gòu)件。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝一般是先沖壓后焊接再一起，這就影響了零件的總體裝配精度，零件的功能也將受到影響。而利用管材液壓柔性成形就消除了這種缺陷的產(chǎn)生，一次生產(chǎn)出合格的零件，如圖6所示，為管材液壓柔性成形生產(chǎn)的一種典型的零件。圖6 具有復(fù)雜空間尺寸的汽車排氣管件(SPS)第12頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形一、脹形成形特點(diǎn)脹形的特點(diǎn)是： 1 、脹形時(shí)，板料的塑性變形區(qū)僅局限于一個(gè)固定的變形范圍內(nèi)，板料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移，也不從變形區(qū)外進(jìn)入變形區(qū)。 2 、

4、脹形時(shí)板料在板面方向處于雙向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，所以脹形時(shí)工件一般都是要變薄。因此在考慮脹形工藝時(shí)，主要應(yīng)防止材料受拉而脹裂。 3 、脹形的極限變形程度，主要取決于材料的塑性。材料塑性越好，延伸率越大，則脹形的極限變形程度越大。 4 、脹形時(shí)，材料處于雙向拉應(yīng)力狀態(tài)，在一般情況下，變形區(qū)的工件不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。脹形成形的工件表面光滑、回彈小，質(zhì)量好。第13頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形一、脹形成形特點(diǎn)（續(xù)）圖5-1 純脹形成形 圖5-2 脹形時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變 第14頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形一、脹形成形特點(diǎn)（續(xù)）圖5-3 脹形時(shí)的應(yīng)變分布與應(yīng)變狀態(tài)圖a）應(yīng)變分布圖 b）應(yīng)變狀態(tài)圖a）b）第15頁(yè)/共

5、127頁(yè)5.1 脹形一、脹形成形特點(diǎn)（續(xù)） 應(yīng)變分布圖是沖壓成形時(shí)零件上各點(diǎn)或局部各點(diǎn)的應(yīng)變分布情況圖，應(yīng)變狀態(tài)圖是零件上各點(diǎn)或局部各點(diǎn)的應(yīng)變?cè)诙S主應(yīng)變平面上的分布狀況圖。成形方式、工藝條件和材料性能的改變，都會(huì)引起應(yīng)變分布圖和應(yīng)變狀態(tài)圖發(fā)生變化。利用應(yīng)變分布圖和應(yīng)變狀態(tài)圖可以分析沖壓變形區(qū)的應(yīng)變情況，尋求改善板料塑性流動(dòng)的措施，以解決沖壓成形時(shí)的各種失穩(wěn)問題。將脹形時(shí)的應(yīng)變狀態(tài)圖與板料的成形極限圖（FLD）對(duì)比，若零件上某點(diǎn)的應(yīng)變量超出成形極限圖的應(yīng)變范圍，該點(diǎn)就是發(fā)生破裂的危險(xiǎn)點(diǎn)，必須采取措施（如改變毛坯或模具的幾何條件、調(diào)整壓邊力、修磨圓角、改變潤(rùn)滑或更換原材料等）降低該點(diǎn)應(yīng)變量，以保

6、證不發(fā)生破裂。第16頁(yè)/共127頁(yè)圖5-4 脹形成形極限圖5-5 脹形破裂5.1 脹形一、脹形成形特點(diǎn)（續(xù)）第17頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形二、脹形成形極限 脹形成形極限以零件是否發(fā)生破裂來判別，由于脹形方法不同，成形極限的表示方法也不同。純脹形時(shí)，常用脹形高度來表示成形極限；采用其它脹形方法時(shí)，成形極限可分別用許用斷面變形程度p（壓筋）、許用凸包高度hp（壓凸包）、極限脹形系數(shù)kp（圓柱形空心毛坯脹形）和極限拉形系數(shù)klmax（張拉成形）等表示成形極限。雖然脹形成形極限表示方法不同，但由于脹形區(qū)應(yīng)變性質(zhì)相同，且破裂只與變形區(qū)應(yīng)變情況有關(guān)，所以影響因素基本相似。第18頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形

7、二、脹形成形極限（續(xù)） 一般來講，脹形破裂總是發(fā)生在材料厚度減薄最大的部位，所以變形區(qū)的應(yīng)變分布是影響脹形極限的重要因素。若零件形狀和尺寸不同，脹形時(shí)的應(yīng)變分布也不相同。圖5-6為用球頭凸模和平底凸模脹形時(shí)的厚度分布情況。由圖可知，球頭凸模脹形時(shí)，應(yīng)變分布比較均勻，各點(diǎn)的應(yīng)變量都比較大，能獲得較大的脹形高度，故成形極限大。圖5-7為零件斷面形狀對(duì)脹形高度的影響。第19頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形二、脹形成形極限（續(xù)）圖5-6脹形時(shí)的厚度應(yīng)變分布情況圖5-7零件斷面形狀對(duì)脹形高度的影響第20頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形二、脹形成形極限（續(xù)） 影響脹形極限的材料因素：延伸率、應(yīng)變硬化指數(shù)n。一般來講，

8、延伸率大，破裂前允許的變形程度大，成形極限也大；n值大，應(yīng)變硬化能力強(qiáng)，可促使應(yīng)變分布趨于均勻化，同時(shí)還能提高材料的局部應(yīng)變能力，故成形極限也大。 潤(rùn)滑條件和變形速度（主要針對(duì)剛性凸模脹形）以及材料厚度對(duì)脹形極限也有影響。例如，用球頭凸模脹形時(shí)，若在毛坯和凸模之間施加良好的潤(rùn)滑（如加襯一定厚度的聚乙烯薄膜），其應(yīng)變分布要比干摩擦?xí)r均勻，能使脹形高度增大。變形速度的影響，主要通過改變摩擦系數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)球頭凸模來講，速度大，摩擦系數(shù)減小，由于應(yīng)變分布均勻化，脹形高度有所增大。第21頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形二、脹形成形極限（續(xù)） 必須指出，用平底凸模脹形時(shí)，應(yīng)盡量增大凸模底部板料的變形，避免板料

9、圓角處變形過于集中，否則，脹形高度就比較小。 一般來講，材料厚度增大，脹形成形極限有所增大，但料厚與零件尺寸比值較小時(shí)，其影響不太顯著。第22頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法1、起伏成形 板料在模具作用下，通過局部脹形而產(chǎn)生凸起或凹下的沖壓加工方法叫做起伏成形。起伏成形主要用來增強(qiáng)零件的剛度和強(qiáng)度。常見的起伏成形有壓加強(qiáng)筋、壓凸包、壓字和壓花等。起伏成形大多采用金屬?zèng)_模，對(duì)厚度較小的板料、薄料和膜片等可采用橡皮?；蛞簤好浶窝b置成形。第23頁(yè)/共127頁(yè)起伏成形第24頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）1）壓加強(qiáng)筋第25頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工

10、藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）1）壓加強(qiáng)筋（續(xù)） 加強(qiáng)筋能否一次沖壓成形，與筋的幾何形狀和材料性質(zhì)有關(guān)，若不能一次成形，則應(yīng)采用多道工序（圖5-9）。圖5-9 兩道工序成形的加強(qiáng)筋a）預(yù)成形 b）最終成形 A） 第26頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）1）壓加強(qiáng)筋（續(xù)） 能夠一次成形加強(qiáng)筋的條件為：1575. 070. 000lllp材料延伸率。線輪廓長(zhǎng)度；成形后加強(qiáng)筋斷面的曲；變形區(qū)斷面的原始長(zhǎng)度斷面變形程度；式中l(wèi)lp0第27頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）1）壓加強(qiáng)筋（續(xù)） 圖5-10是斷面變形程度與壓筋成形相對(duì)高度的關(guān)系

11、。由圖示和式（51）可知，壓筋高度與斷面變形程度關(guān)系，受材料延伸率影響。材料延伸率越大，一次壓筋許用的斷面變形程度越大，壓筋高度也就越大。圖5-10 加強(qiáng)筋成形時(shí)斷面變形程度與相對(duì)高度的關(guān)系 1-計(jì)算值 2-實(shí)測(cè)值第28頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）1）壓加強(qiáng)筋（續(xù)） 沖壓加強(qiáng)筋的變形力按下式計(jì)算：)25( btLKF。為材料強(qiáng)度極限，；為料厚，；為加強(qiáng)筋周長(zhǎng)，取較小值；取較大值，寬而淺時(shí)，加強(qiáng)筋形狀窄而深時(shí)系數(shù)，等于；為變形力，式中MPammttmmLLKNFFbb17 . 0第29頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）2）壓凸

12、包圖5-11 壓凸包于拉深成形；，毛坯凸緣會(huì)收縮，屬若4pdD成形。，屬于脹形性質(zhì)的起伏若4pdD第30頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）2）壓凸包（續(xù)） 沖壓包凸時(shí)，凸包高度受材料塑性限制，不能太大。凸包成形高度還與凸模形狀及潤(rùn)滑有關(guān)。例如，采用球形凸模時(shí)，凸包高度可達(dá)球徑的1/3，而換用平底凸模時(shí)，高度就會(huì)較小，原因是平底凸模的底部圓角半徑rp對(duì)凸模下面的材料變形有約束作用。一般情況下，潤(rùn)滑條件較好時(shí)，有利于增大球形凸包的成形高度。第31頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）2）壓凸包（續(xù)）壓凸包時(shí)，變形力按按下式計(jì)算：352tA

13、kF。為料厚，；為成形面積，；銅件和鋁件約取，系數(shù)，鋼件約?。粸樽冃瘟?，式中mmttmmAAKNFF2001503002002第32頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）1、起伏成形（續(xù)）2）壓凸包（續(xù)） 如果零件要求的凸包高度超出表5-2所列數(shù)值，則可采用類似于多道工序壓筋的方法沖壓凸包。第33頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形 將圓柱形空心毛坯（管狀或桶狀）向外擴(kuò)張成曲面空心零件的加工方法叫做圓柱形空心毛坯脹形，用這種方法可以制造許多形狀復(fù)雜的零件（圖5-12）。圖5-12 圓柱形空心毛坯脹形a）波紋管 b）凸肚件第34頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹

14、形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)） 對(duì)平板毛坯脹形時(shí)，采用剛性沖模較為實(shí)用，效率也較高。對(duì)圓柱形空心毛坯脹形時(shí)，雖然也可采用剛性沖模，但沖模需要分瓣，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（圖5-13），所以生產(chǎn)中常用軟模對(duì)這類毛坯進(jìn)行脹形。脹形使用的軟模介質(zhì)有橡膠、PVC塑料、石臘、高壓液體和壓縮空氣等。圖5-13 剛體分瓣凸模脹形第35頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)）圖5-14 橡膠凸模脹形1-凸模 2-凹模 3-毛坯 4-橡膠 5-外套圖5-15 PVC塑料凸模脹形波紋管1-外模塊 2-毛坯 3-螺母 4-內(nèi)模塊 5-PVC塑料 6-拉桿第36頁(yè)/共1

15、27頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)）圖5-16 石蠟脹形1-調(diào)節(jié)螺栓 2-毛坯 3-石蠟 4-凹模 5-節(jié)流孔 6-凸模圖5-17 液體凸模脹形A）傾注液體法 b）充液橡皮蘘法第37頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)）圓柱形空心毛坯的變形程度用脹形系數(shù)K表示：450maxddK。脹形后零件的最大直徑毛坯原始直徑；式中max0dd圖5-18 圓柱形空心毛坯脹形極限脹形系數(shù)Kp：550maxddKp最大脹形直徑。零件脹破前允許的式中maxd第38頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)）極限脹

16、形系數(shù)Kp與毛坯切向的許用延伸率p有關(guān)，即：65100maxppKddd第39頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)） 圓柱形空心毛坯脹形時(shí)，若兩端不固定，毛坯的原始長(zhǎng)度L0（圖5-8）可按下式近似計(jì)算：圖5-18 圓柱形空心毛坯脹形754 . 03 . 010hLL。修邊余量，約??；，零件切向的最大延伸率零件的母線長(zhǎng)度；式中mmhdddL201000max第40頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）2、圓柱形空心毛坯脹形（續(xù)） 軟模脹形圓柱形空心毛坯時(shí)，所需的單位壓力p分下面兩種情況。 兩端不固定，允許毛坯軸向自由收縮時(shí)，852maxbdtp 兩

17、端固定，毛坯軸向不能收縮時(shí)，8522maxRtdtpb為材料的抗拉強(qiáng)度。b第41頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）3、張拉成形 生產(chǎn)中常有一些底部曲率半徑很大的零件，如汽車上的某些覆蓋件和飛機(jī)蒙皮等。沖壓這些零件時(shí)，底部曲面的變形性質(zhì)屬于脹形，或脹形是主要變形方式，但曲面部分變形量很小，通常把這些曲面變形叫做大曲率半徑脹形。 大曲率半徑脹形，曲面變形量很小，破裂不是生產(chǎn)中的主要問題，重要的是零件脫模后的曲面回彈常使曲面變平，造成零件出現(xiàn)較大的形狀誤差，為了保證零件質(zhì)量，必須想辦法解決這類回彈問題。第42頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）3、張拉成形（續(xù)） 含有大曲率

18、半徑脹形的汽車覆蓋件生產(chǎn)批量大，通常都在壓力機(jī)上用沖模沖壓成形。為了解決這類零件的曲面回彈，除采用增大進(jìn)料阻力的工藝措施（如調(diào)整壓邊力，使用拉深筋和增大毛坯尺寸等）提高曲面變形程度外，也可采用屈強(qiáng)比s/b較小的板料成形零件。第43頁(yè)/共127頁(yè) 對(duì)于飛機(jī)蒙皮等一些單曲面或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的復(fù)合曲面零件，由于品種多，生產(chǎn)批量小，使用沖模加工不經(jīng)濟(jì)，為了解決這類零件的回彈問題，常采用張拉成形，或簡(jiǎn)稱拉形。 5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）3、張拉成形（續(xù)）張拉成形的優(yōu)點(diǎn)：零件回彈小模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以防止因曲面變形量不大而在零件表面產(chǎn)生滑移線痕跡同時(shí)還能提高零件剛度缺點(diǎn)：生產(chǎn)率低原材料消耗大需要專用設(shè)備第4

19、4頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形三、脹形工藝方法（續(xù)）3、張拉成形（續(xù)） 張拉成形原理與拉彎成形相似，即在毛坯貼靠凸模曲面成形時(shí)，對(duì)毛坯附加張拉力F，張拉力一方面增大材料變形程度，另一方面減小貼模時(shí)毛坯斷面上的應(yīng)力分布梯度，從而達(dá)到減少零件回彈量的目的。圖5-19 張拉成形a）開始階段 b）中間階段 c）終了階段第45頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)） 張拉成形時(shí)，毛坯分為成形區(qū)和懸空部分的傳力區(qū)（圖5-19）。成形區(qū)貼靠凸模曲面時(shí)，材料常處于雙向受拉的應(yīng)力狀態(tài)（厚向應(yīng)力很小，忽略不計(jì)）和一拉一壓的應(yīng)變狀態(tài)，導(dǎo)致厚度減薄（圖520），因此張拉成形屬于脹形成形方式。三、脹形工藝方法（續(xù)）第

20、46頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 張拉成形時(shí)，傳力區(qū)不與模具接觸，沒有模具表面的摩擦作用，所以傳力區(qū)的拉應(yīng)力1大于成形區(qū)的拉應(yīng)力1。另外，傳力區(qū)在夾頭附近還有應(yīng)力集中問題，因此成形時(shí)容易在此區(qū)域發(fā)生拉破現(xiàn)象。第47頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 張拉成形時(shí)，常常設(shè)想毛坯和零件可以劃分成許多寬度為ab（圖5-19和圖5-20）的狹窄條帶，并以拉形系數(shù)Kl表示變形程度。1050maxllKl條帶的原始長(zhǎng)度。；）（圖零件脊背處條帶的長(zhǎng)度式中0max215ll第48頁(yè)/共127頁(yè)圖5-21雙曲零件示例a）凸雙曲零件 b）凹雙曲零

21、件5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)）第49頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)），所以：因?yàn)閘ll0max11511000lllllllK伸長(zhǎng)率。零件脊背最高處條帶的伸長(zhǎng)量；零件脊背最高處條帶的式中l(wèi)l第50頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 通常，零件脊背最低處的曲線輪廓長(zhǎng)度最短，張拉成形時(shí)變形量最小，為了防止回彈，一般要使該處的伸長(zhǎng)變形超過1，即有：12501. 10minll長(zhǎng)度。零件脊背最低處條帶的式中minl從而13501. 1minmaxminmaxllllKl lmax與lmin的位置與零件形狀有關(guān)，在

22、凸雙曲零件中，lmax位于零件中間，lmin位于零件一端邊緣；在凹雙曲零件中，lmax位于零件一端邊緣，lmin位于零件中間（圖5-21）。lmax和lmin可從拉形模或樣板以及表面標(biāo)準(zhǔn)樣件上量取。第51頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 傳力區(qū)的拉應(yīng)力比變形區(qū)大，所以兩個(gè)區(qū)域的伸長(zhǎng)變形不等，通?？烧J(rèn)為兩者有以下近似關(guān)系：1452nlle應(yīng)變硬化指數(shù)。毛坯在模具上的包角；摩擦系數(shù)；傳力區(qū)的伸長(zhǎng)率；式中nl第52頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 為了保證傳力區(qū)不被拉斷，常常規(guī)定：1558 . 0l延伸率。單向拉伸試驗(yàn)時(shí)的材料式中所

23、以，張拉成形極限可用極限拉形系數(shù)Klmax表示：1658 . 012maxnleK第53頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 計(jì)算張拉成形的毛坯尺寸時(shí)，應(yīng)本著節(jié)約原則在零件四周只留合理的最小余量，根據(jù)圖5-22，毛坯長(zhǎng)度L按下式計(jì)算：17523210llllL。夾持長(zhǎng)度，一般取，一般取與設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)有關(guān)長(zhǎng)度凸模與夾口間的過渡區(qū)；修邊余量，一般取零件的展開長(zhǎng)度；式中mmlmmlmmll5020015020103210第54頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)）圖5-22 張拉工藝示意圖圖5-23 張拉零件切割線第55頁(yè)/共127頁(yè)5.1

24、 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)）毛坯寬度b按下式計(jì)算：185241lbb。修邊余量，一般取零件的展開寬度；式中mmlb2041第56頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)）為了保證夾頭附近材料不被拉破，一般取張拉力F為：1959 . 0AFb。夾頭夾緊材料的斷面積材料的強(qiáng)度極限；式中Ab根據(jù)圖5-22，凸模力F1為2052cos21FF第57頁(yè)/共127頁(yè)5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)） 張拉成形模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，原則上只用凸模，并且受力也小，所以凸模除用鋼材制作之外，也可用鋅基合金、環(huán)氧樹脂、混凝土和木材制作。張拉成形模具設(shè)計(jì)也比較

25、簡(jiǎn)單，主要注意成形時(shí)零件的脊背線應(yīng)盡量接近水平，使材料能均勻變形。凸模寬度應(yīng)比零件最大寬度大15mm以上，其曲面長(zhǎng)度lp（圖5-23）按下式計(jì)算：215302pprll是料厚。，為凸模圓角半徑，；為零件曲面長(zhǎng)度，式中ttrmmrrmmllppp8第58頁(yè)/共127頁(yè) 凸模高度與零件尺寸、形狀及凸模材料有關(guān)，一般不應(yīng)小于300mm。5.1 脹形3、張拉成形（續(xù)）三、脹形工藝方法（續(xù)）第59頁(yè)/共127頁(yè)翻邊 利用模具把板料上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫翻邊。利用翻邊不僅可以加工具有特殊空間形狀和良好剛度的立體零件，還能在沖壓件上制取與其他零件裝配的部位（如鉚釘孔、螺紋底孔和軸承座等）。沖

26、壓大型零件時(shí)，還能利用翻邊改善材料塑性流動(dòng)，以免發(fā)生破裂或起皺。按工藝特點(diǎn)劃分有內(nèi)孔（圓孔或非圓孔）翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等方法。由于零件外緣的凸凹性質(zhì)不同，外緣翻邊又可分為內(nèi)曲翻邊和外曲翻邊。按變形性質(zhì)劃分時(shí)，有伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊以及屬于體積成形的變薄翻邊等。第60頁(yè)/共127頁(yè)翻邊 伸長(zhǎng)類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料受拉應(yīng)力，切向產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，導(dǎo)致厚度簡(jiǎn)薄，容易發(fā)生破裂，如圓孔翻邊、外緣的內(nèi)曲翻邊等； 壓縮類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料切向受壓縮應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮變形，厚度增大，容易起皺，如外緣的外曲翻邊。 非圓孔翻邊經(jīng)常是由伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊和彎曲組合起來的復(fù)合成形。第61頁(yè)/共127頁(yè)圖

27、 內(nèi)孔與外緣翻邊零件翻邊第62頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變 翻邊時(shí)，帶有圓孔的環(huán)形毛坯被壓邊圈壓死，變形區(qū)基本上限制在凹模圓角以內(nèi)，并在凸模輪廓的約束下受單向或雙向拉應(yīng)力作用（忽略板厚方向的應(yīng)力），隨著凸模下降，毛坯中心的圓孔不斷脹大，凸模下面的材料向側(cè)面轉(zhuǎn)移，直到完全貼靠凹模側(cè)壁，形成直立的豎邊。第63頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）第64頁(yè)/共127頁(yè)主應(yīng)力法：平衡微分方程：2250dd5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）塑性條件：。，力順序?yàn)橥ǔ?，圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)0321t235s2451rs，得邊界條件，那么，聯(lián)解方程

28、，代入0|r第65頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力變化曲線：圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力分布：a)硬化材料 b)非硬化材料第66頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)變分布圖和應(yīng)變狀態(tài)圖：圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)變分布圖和應(yīng)變狀態(tài)圖第67頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）圓孔翻邊的特點(diǎn)： 變形區(qū)材料在單向或雙向拉應(yīng)力作用下，切向伸長(zhǎng)變形大于徑向壓縮變形，導(dǎo)致材料厚度減薄，屬于伸長(zhǎng)類翻邊。 在圓孔翻邊的中間階段，即凸模下面的材料尚未完全轉(zhuǎn)移到側(cè)面之前，如果停止變形，就會(huì)得到圖示的成形方式，這種成形方式叫做擴(kuò)

29、孔，生產(chǎn)應(yīng)用也很普遍；很顯然，擴(kuò)孔與圓孔翻邊的應(yīng)力和應(yīng)變性質(zhì)相同，常將其作為伸長(zhǎng)類翻邊的特例。擴(kuò)孔成形第68頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)）帶有擴(kuò)孔成形的零件第69頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊一、圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變（續(xù)） 一般情況下，圓孔翻邊時(shí)的孔緣在單向拉應(yīng)力作用下，切向伸長(zhǎng)變形引起的厚度減薄最大，最容易破裂。由于材料性質(zhì)不均勻，孔緣各處允許的切向延伸率不同，一旦孔緣某處的伸長(zhǎng)變形超過了該處材料允許的延伸率，該處就會(huì)因厚度減薄過大而破裂。通常，把這種因材料局部延伸率不足引起的破裂叫做破裂。伸長(zhǎng)類翻邊破裂：a)擴(kuò)孔破裂 b)翻邊破裂第70頁(yè)/共127頁(yè)5.2

30、 圓孔翻邊二、圓孔翻邊時(shí)的成形極限 圓孔翻邊的變形程度用翻邊系數(shù)K表示：2650mDdK翻邊后豎邊的中徑。徑；毛坯上圓孔的初始直式中mDd0翻邊件的尺寸第71頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊二、圓孔翻邊時(shí)的成形極限（續(xù)）翻邊件的尺寸第72頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊二、圓孔翻邊時(shí)的成形極限（續(xù)） 圓孔翻邊的成形極限根據(jù)豎邊邊緣是否發(fā)生破裂來確定。翻邊系數(shù)K與豎邊邊緣厚度減薄量的關(guān)系推導(dǎo)如下。豎邊邊緣外側(cè)切向應(yīng)變000lnlndtDdtDmm外豎邊邊緣內(nèi)側(cè)切向應(yīng)變000lnlndtDdtDmm外豎邊邊緣平均切向應(yīng)變275ln210202dtDm內(nèi)外外第73頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊二、圓孔翻

31、邊時(shí)的成形極限（續(xù)）由于邊緣只受切向拉應(yīng)力作用，故厚度應(yīng)變21ln0ttt所以285114202202042022040mmmmDtKDtDdtDdtt很小，則若相對(duì)厚度mDt02950Ktt第74頁(yè)/共127頁(yè)影響圓孔翻邊成形極限的因素如下：5.2 圓孔翻邊二、圓孔翻邊時(shí)的成形極限（續(xù)）（1）材料延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)n大，Kl 小，成形極限大；（2）孔的加工方法;（3）凸模的形狀；（4）板料相對(duì)厚度越大，Kl 越小，成形極限愈大。第75頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊三、圓孔翻邊時(shí)的毛坯計(jì)算 圓孔翻邊的毛坯計(jì)算主要是利用板料中性層長(zhǎng)度不變的原則，用翻邊高度計(jì)算翻邊圓孔的初始直徑d0，或用d0和

32、翻邊系數(shù)計(jì)算可以達(dá)到的翻邊高度。采用先拉深再翻邊的方法時(shí)，還要計(jì)算出翻邊前的拉深高度。第76頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊三、圓孔翻邊時(shí)的毛坯計(jì)算（續(xù)）1、一次翻邊成形 翻邊高度不大時(shí)，可將平板毛坯一次翻邊成形。翻邊圓孔的初始d0、翻邊高度h和翻邊系數(shù)Kl 之間的關(guān)系如下。305221010htrDd因?yàn)?D1=Dm+2r+t0，h1=hrt0，代入上式化簡(jiǎn)后，得：31572. 043. 0200trhDdm32572. 043. 01272. 043. 021000trKDtrdDhmm計(jì)算翻邊高度時(shí)，必須滿足KKl，否則不能一次翻邊成形。第77頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊三、圓孔翻邊時(shí)的

33、毛坯計(jì)算（續(xù)）2、拉深后再翻邊拉深件底部沖孔后翻邊第78頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊三、圓孔翻邊時(shí)的毛坯計(jì)算（續(xù)）2、拉深后再翻邊（續(xù)） 若零件要求得翻邊高度較大，可采用先拉深再翻邊的方法。這時(shí)，先確定翻邊高度h1，再確定翻邊圓孔的初始直徑d0和拉深高度h2。拉深后翻邊高度為：33557. 01222220001rKDtrtrdDhmm所以345214. 110hrDdm第79頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊三、圓孔翻邊時(shí)的毛坯計(jì)算（續(xù)）2、拉深后再翻邊（續(xù)）若取極限翻邊系數(shù)Kl，則有35557. 012max1rKDhlm3650mlDKd于是，翻邊前的拉深高度h2為375012trhhh或

34、3850max12trhhh對(duì)于翻邊高度較大的零件，多次翻邊方法成形中間退火。第80頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊四、圓孔翻邊力計(jì)算1、采用圓柱型平底凸模時(shí)3951 . 100smtdDF。為屈服極限，；為毛坯厚度，；為圓孔初始直徑，；為翻邊后豎邊直徑，為翻邊力，式中MPammttmmddmmDDNFFssmm;0000 平底凸模底部圓角半徑rp對(duì)翻邊力有影響，增大rp可降低翻邊力（圖5-32）。第81頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊四、圓孔翻邊力計(jì)算（續(xù)）1、采用圓柱型平底凸模時(shí)（續(xù)）圖5-32 凸模圓角半徑對(duì)翻邊力的影響第82頁(yè)/共127頁(yè)5.2 圓孔翻邊四、圓孔翻邊力計(jì)算（續(xù)）2、采用球形

35、凸模時(shí)4052 . 10mtDFsm確定。系數(shù)，按表式中75m表 5-7KmKm0.50.20.250.70.080.120.60.140.180.80.050.07第83頁(yè)/共127頁(yè)第84頁(yè)/共127頁(yè)第85頁(yè)/共127頁(yè)第86頁(yè)/共127頁(yè)第87頁(yè)/共127頁(yè)四 種常用翻邊凸模形狀 用于沖孔翻邊，翻邊孔徑d10的翻邊，先定位，后翻邊； 對(duì)任意孔翻邊。 采用球形、拋物線型凸模最好；平底凸模rp應(yīng)盡量大，rp4t；翻邊垂直度要求高，單邊間隙：c=(0.750.85)to 第88頁(yè)/共127頁(yè)翻邊凸、凹模間隙 平頭凸模翻邊時(shí)，側(cè)壁可能成為曲面，故翻邊凸凹模之間的單邊間隙c可控制在0.75t 0

36、.85t之間，使直壁稍有變薄，以保證豎邊成為直壁。小的圓角半徑和高豎邊的翻邊，僅僅應(yīng)用在螺紋底孔或與軸配合小孔的翻邊。此時(shí)單邊間隙c=0.65t 。第89頁(yè)/共127頁(yè)sbER b第90頁(yè)/共127頁(yè)cbER b第91頁(yè)/共127頁(yè)第92頁(yè)/共127頁(yè)第93頁(yè)/共127頁(yè)llKK)95. 085. 0(eKK 第94頁(yè)/共127頁(yè)10tkt第95頁(yè)/共127頁(yè)用階梯形凸模變薄翻邊）零件）凸模第96頁(yè)/共127頁(yè)第97頁(yè)/共127頁(yè) 5.3 縮口縮口 縮口是將預(yù)先成形好的圓筒件或管件坯料縮口是將預(yù)先成形好的圓筒件或管件坯料,通過縮口模具通過縮口模具將其口部縮小的一種成形工序?？s口與拉深工序的比較

37、（將其口部縮小的一種成形工序。縮口與拉深工序的比較（如如圖圖）。）。縮口成形的特點(diǎn)與變形程度縮口成形的特點(diǎn)與變形程度 1. 縮口成形的變形特點(diǎn)（縮口成形的變形特點(diǎn)（如圖如圖） 常見的縮口形式有斜口式、直口式和球面式常見的縮口形式有斜口式、直口式和球面式 (如圖如圖) 。 變形區(qū)由于受到較大切向壓應(yīng)力的作用易產(chǎn)生切向失穩(wěn)變形區(qū)由于受到較大切向壓應(yīng)力的作用易產(chǎn)生切向失穩(wěn)而起皺，起傳力作用的筒壁區(qū)由于受到軸向壓應(yīng)力的作用易而起皺，起傳力作用的筒壁區(qū)由于受到軸向壓應(yīng)力的作用易產(chǎn)生軸向失穩(wěn)而起皺，所以失穩(wěn)起皺是縮口工序的主要障礙產(chǎn)生軸向失穩(wěn)而起皺，所以失穩(wěn)起皺是縮口工序的主要障礙。 第98頁(yè)/共127頁(yè)

38、圖縮口與拉深工序的比較 第99頁(yè)/共127頁(yè)圖縮口成形的變形特點(diǎn) 第100頁(yè)/共127頁(yè)abc圖縮口形式)斜口形式 )直口形式 )球面形式第101頁(yè)/共127頁(yè) 2.縮口變形程度縮口變形程度 縮口變形程度用縮口系數(shù)縮口變形程度用縮口系數(shù)ms來表示，其表達(dá)式：來表示，其表達(dá)式： 式中式中d縮口后的直徑；縮口后的直徑； D為縮口前的直徑。為縮口前的直徑。Ddm s第102頁(yè)/共127頁(yè) 縮口的工藝計(jì)算縮口的工藝計(jì)算1.縮口次數(shù)及縮口系數(shù)的確定縮口次數(shù)及縮口系數(shù)的確定 縮口次數(shù)由下式確定：縮口次數(shù)由下式確定： 式中：式中：總縮口系數(shù)，總縮口系數(shù)， ； 平均縮口系數(shù)，可先取平均縮口系數(shù)，可先取 。 n

39、的計(jì)算值一般是小數(shù)，應(yīng)進(jìn)位成整數(shù)。的計(jì)算值一般是小數(shù)，應(yīng)進(jìn)位成整數(shù)。 spszlglgmmn Ddm/szminsspmmszmspm第103頁(yè)/共127頁(yè) 2. 毛坯尺寸的計(jì)算毛坯尺寸的計(jì)算 斜口形式：斜口形式： 直口形式：直口形式： 球面形式：球面形式： )/1 (sin805. 11221dDDdDhH)/1 (sin8/05. 112221dDDdDdDhhH221)/1 (41dDdDhH第104頁(yè)/共127頁(yè) .縮口力縮口力只有外支承的縮口壓力，可按下式估算：只有外支承的縮口壓力，可按下式估算： 式中：式中：F縮口力縮口力（N)； k速度系數(shù)，用曲柄壓力機(jī)時(shí)速度系數(shù)，用曲柄壓力機(jī)時(shí)

40、k =1.15； 材料的抗拉強(qiáng)度材料的抗拉強(qiáng)度（MPa) ； 工件與凹模接觸的摩擦系數(shù)工件與凹模接觸的摩擦系數(shù) 。 cos1)cot1)(1 (1 . 1 (b0DdDtkFb第105頁(yè)/共127頁(yè) 縮口模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及舉例縮口模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及舉例 縮口模具結(jié)構(gòu)根據(jù)支承情況分為：縮口模具結(jié)構(gòu)根據(jù)支承情況分為： 無支承無支承 外支承外支承 內(nèi)外支承內(nèi)外支承 如圖如圖 剛制氣瓶縮口模（如剛制氣瓶縮口模（如圖圖）。）。 擋環(huán)縮口擴(kuò)口復(fù)合模（如擋環(huán)縮口擴(kuò)口復(fù)合模（如圖圖）。）。 第106頁(yè)/共127頁(yè)圖不同支承方法的模具結(jié)構(gòu)形式a)無支承 b)外支承 c)內(nèi)外支承 第107頁(yè)/共127頁(yè)圖氣瓶縮口模 1-頂桿；2-下模板；3、14-螺栓 ；4、11-銷釘；5-下固定板；6-墊板；7-外支承套；8-縮口凹模；9-頂出器；10-上模板；12-打料桿；13-模柄；15-導(dǎo)柱；16-導(dǎo)套第108頁(yè)/共127頁(yè)圖擋環(huán)縮口擴(kuò)口復(fù)合模 第109頁(yè)/共127頁(yè)本節(jié)主要內(nèi)容：旋壓的概念普通旋壓變薄旋壓第110頁(yè)/共127頁(yè)旋壓：將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。特點(diǎn)及應(yīng)用：設(shè)備和模具較簡(jiǎn)單，可成形復(fù)雜曲線構(gòu)成的