冲压工艺与模具设计第五章 其它成形工艺及模具设计

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本章学习内容及要求：5.1胀形 5.2翻边 5.3缩口

1.掌握胀形模、翻边模、缩口模的结构特点和设计方法； 2.熟悉胀形、翻边、缩口等成形工序的变形特点。

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冲压工艺与模具设计 5.1胀形常用的胀形方法有刚模胀形和以液体、气体、橡胶等为施力介质的软模胀形。

5.1.1胀形的变形特点与胀形极限变形程度1.胀形的变形特点(如图5.1.1)球头凸模胀形平板毛坯时的胀形变形区及其主应力和主应变图。图中涂黑部分表示胀形变形区。 2.胀形的极限变形程度胀形极限变形程度是零件在胀形时不产生破裂所能达到的最大的变形。胀形极限变形程度主要取决于材料的塑性和变形的均匀性。

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冲压工艺与模具设计5.1.2平板毛坯的起伏成形(图5.1.2)起伏成形的极限的变形程度多用胀形深度表示，也可以近似地按单向拉伸变形处理，即：ε极=l1 l0× 100%≤ kδ l0

式中：

ε极 起伏成形的极限变形程度;δ 材料单向拉伸的延伸率;l0, l1 胀形变形区变形前后截面的长度; K 形状系数，加强筋 k= 0.7~ 0.75 (半圆筋取最大值，梯形筋取最小值)。

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冲压工艺与模具设计欲提高胀形的极限变形程度,可采用(如图5.1.4)所示两次胀形法。 1.压加强筋 (1)用刚性凸模压制加强筋的变形力按式 F=KLtσb计算。mm 2 (2)软模胀形力 F=A p

t单位压力可按式 p= kσ b近似计算(不考虑材料厚度变 R薄)。 2.压凹坑压凹坑时，成形极限常用极限胀形深度表示，如果是纯胀形，凹坑深度因受材料塑性限制不能太大。(表5.1.2)

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图5.1.4

两次胀形示意图

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冲压工艺与模具设计5.1.3空心毛坯的胀形空心毛坯胀形是将空心件或管状坯料胀出所需曲面的一种加工方法。用这种方法可以成形高压气瓶、球形容器、波纹管、自行车三通接头(如图5.1.5)等产品或零件。刚模胀形(如图5.1.6)。软模胀形(如图5.1.7)。圆柱形空心毛坯胀形时的应力状态(如图5.1.8)。

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图5.1.5自行车多通接头

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图5.1.6钢模胀形 1-凹模；2-分瓣凸模；3-锥形芯轴 4-拉簧；5-毛坯；6-顶杆；7-下凹模

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图5.1.7自行车多通接头软模胀形 1、4-凸模压柱；2-分块凹模；3-模套

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图5.1.8圆柱形空心毛坯胀形时的应力

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冲压工艺与模具设计1.胀形系数空心毛坯胀形的变形程度用下式表示：K= d max d0

式中： k 胀形系数， d 0 毛坯直径 d max 胀形后工件的最大直径极限胀形系数与工件切向延伸率的关系式为：πd ' πd 0

δ== K max 1πd 0 K max= 1+δ

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冲压工艺与模具设计2.胀形力刚模胀形所需压力的计算公式,可根据力的平衡方程式推导得到,其表达式为:F= 2π Htσ式中： F 所需胀形力 t 材料厚度 H 胀形后高度b

μ+ tanβ 1 μ 2 2μ tanβ

μ 摩擦系数，一般β 芯轴锥角，一般

μ= 0 . 15~ 0 . 20β= 8, 100 0

, 12

0

, 15

0

。

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冲压工艺与模具设计软模胀形所需压力的计算公式 F= Ap A为成形面积，p为单位压力可按下式计算： t t p=2σb ( )+m 2R d max 3.胀形毛坯尺寸的计算毛坯长度可按下式近似计算: L0=L[1+(0.3~0.4)δ]+△h式中 L—工件的母线长度(mm);δ—工件切向延伸率(见式5.1.5);△—修边余量，约5~20(mm)。

,

(5.1.9)

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F压凹= KLtσ bb压凹= KLtσ

冲压工艺与模具设计5.1.4胀形模设计举例(图5.1.9)1.工艺分析该工件侧壁属空心毛坯胀形，底部属起伏成形，具有代表性。 2.工艺计算 (1)底部压凹坑的计算查教材表5.1.2得极限胀形深度h=0.15,d=2.25mm,此值大于工件工件底部凹坑的实际高度，可以一次成形。压凹所需成形力计算：F=KLtσb=0.7×π×15×0.5×430=7088.55(N)