其它成形工艺与模具设计.doc

山东建筑大学备课纸第六章 其它成形工艺与模具设计第一节 翻 边 利用模具把板材上孔缘或外缘翻成竖边的冲压方法叫做翻边。翻边分类 按工艺特点，翻边可分为内孔（圆孔和非圆孔）翻边、外缘翻边和变薄翻边等。外缘翻边又分为内曲翻边和外曲翻边。 按变形性质，翻边可分为伸长类翻边、压缩类翻边以及属于体积成形的变薄翻边等。伸长类翻边的特点：变形区材料受拉应力，切向伸长，厚度减薄，易发生破裂，如圆孔翻边和外缘翻边中的内曲翻边等。压缩类翻边的特点：变形区材料切向受压缩应力，产生压缩变形，厚度增厚，易起皱。如外缘翻边中的外曲翻边非圆孔翻边经常是由伸长类翻边、压缩类翻边和弯曲组合起来的复合成形。一、圆孔翻边（一）变形特点 翻边时的变形区基本上限制在 凹模圆角区之内。凸模底部材料 为主要变形区，处于切向、径向二向受拉伸的应力状态。切向应力在孔边缘最大，径向应力在孔边缘为零。 径向及环形坐标网格 其纤维沿切向发生拉伸，因而材料厚度变薄， 而同心圆之间的距离变化则不显著。 根据变形时应力与应变关系可算出在整个 变形区，材料都要变薄，而在孔的边缘 变薄最为严重。（二）翻边系数 圆孔翻边时的变形程度用翻边系数K表示式中 毛坯上圆孔的初始直径； 翻边后竖边的中径。竖边边缘厚度tK越小，竖边边缘厚度越薄，极限翻边系数，以 表示圆孔翻边的成形极限可根据口部是否发生破裂来确定应保证毛坯孔边缘的金属伸长变形小于材料塑性伸长所允许的极限值。表6-1低碳钢极限翻边系数表6-2其它金属的极限翻边系数l 影响圆孔翻边成形极限的因素材料伸长率和硬化指数n大，Kl小，成形极限大。孔缘如无毛刺和无冷作硬化时，Kl较小，成形极限较大。为了改善孔缘状况，可采用钻孔代替冲孔，或在冲孔后进行整修，有时还可在冲孔后退火，以消除孔缘表面硬化。用球形、锥形和抛物线形凸模翻边时，变形条件比平底凹模优越，Kl较小。在平底凸模中，其相对圆角半径越大，极限翻边系数可越小。板材相对厚度越大，Kl越小，成形极限越大。（三）圆孔翻边的工艺计算1）平板坯料圆孔翻边的工艺计算 依据:用弯曲展开近似计算预冲孔直径d0极限高度 拉深后再翻边:零件要求的高度大于最大许可翻边高度，可先拉深再翻边。先确定翻边所能达到的最大高度，然后确定拉深高度。圆孔翻边翻边力的计算用圆柱形平底凸模翻边时用锥形或球形凸模翻边的力略小于上式计算值（四）翻边模设计 结构与拉深模相似。 凹模圆角半径=工件圆角半径。 凸模圆角半径应尽可能大 平底凸模一般可取 。 做成球形或抛物线形，以改善翻边成形时的塑性流动条件。圆孔翻边凸、凹模之间单边间隙可取 。保证翻边后的竖边成为直壁。 凸凹模之间的间隙也可按表6-3选。若翻边件的圆角半径很大，竖边高度很小，目的是减轻质量，增加结构的刚度（如飞机、船舶的窗口、舱口翻边）时，可取单边间隙等于二、外缘翻边（一）内曲翻边 用模具把毛坯上内凹的边缘，翻成竖边的冲压方法叫做内曲翻边。 其应力和应变情况与圆孔翻边相似，属于伸长类翻边。内曲翻边的变形程度为内曲翻边的成形极限，根据翻边后竖边的边缘是否发生破裂来确定。表列出了竖边边缘不破裂时的极限变形程度，通常将它们作为内曲翻边的成形极限。（二）外曲翻边 用模具把毛坯上外凸的边缘，翻成竖边的冲压方法其应力应变情况类似于浅拉深，属压缩类翻边。 外曲翻边时由于切向受压应力，容易起皱，故成形极限主要受压缩起皱的限制。 为了避免起皱可采用压边装置。 其变形程度为外缘翻边的毛坯计算，内曲翻边，参考圆孔翻边，外曲翻边, 参考浅拉深。外缘翻边既可用刚性冲模实现，也可用软模或其它方法实现。 图为用刚模翻制外缘竖边。三、非圆孔翻边 非圆孔翻边变形性质与其孔缘轮廓性质有关。 如右图，a段属于压缩类，b段属于弯曲，c段属于伸长类。翻边时，伸长类翻边区的变形可以扩展到其相邻的弯曲区和压缩类翻边区，从而可减轻伸长类翻边区的变形程度，故内凹弧段的极限翻边系数可以小于圆孔翻边时的极限翻边系数。 如果考虑非圆孔翻边在外凸线段部位的失稳起皱，则可使用压边装置。 非圆孔翻边所用的预制孔形状和尺寸应分别类比于圆孔翻边、弯曲和拉深毛坯计算方法确定。通常，翻边后弧线段的竖边高度较直线段竖边高度稍低，为消除误差，弧线段的展开宽度应比直线段大5%10。由理论计算出的孔形应加以适当修正，使各段孔缘均平滑过渡。四、变薄翻边 当零件翻边较高，难于一次成形，而壁部又允许变薄时，往往采用变薄翻边，以提高生产率并节约材料。 变薄翻边属于体积成形。变薄翻边时，凸凹模之间采用小间隙，凸模下方的材料变形与圆孔翻边相似，但形成竖边后，将会在凸凹模之间的小间隙内受到挤压，发生较大的塑性变形，从而使竖边厚度减薄，增加高度。 就金属塑性变形的稳定性及不发生裂纹的观点来说，变薄翻边比普通翻边更为合理。变薄翻边要求材料具有良好的塑性，预冲孔后的坯料最好经过软化退火。在冲压过程中需要强有力的压边，以防止凸缘的移动和翘曲。第二节 缩 口 缩口是将空心件或管毛坯开口端直径加以缩小的成形方法。 缩口时，变形区的金属受切向和轴向压应力，且主要是受切向压应力作用，使直径缩小，壁厚和高度增加。 缩口极限变形程度决定于毛坯的失稳起皱。失稳起皱既可能出现在毛坯变形区上形成纵向皱纹，也可能出现在原始毛坯的非变形的受力支承部分而形成横向皱纹。表6-6 极限缩口系数 缩口变形程度用缩口系数K表示：K=d/Dq 缩口模的支承形式 无支承形式，模具结构简单，但毛坯稳定性差； 外支承形式，模具较前者复杂，但毛坯稳定性较好，允许的缩口系数可以取小些； 内外支承形式，模具较前两种复杂，但稳定性更好，允许缩口系数可以取得更小。 当零件的缩口系数小于表6-6中所列数值时，则需进行多次缩口