局部成形工艺及模具设计(ppt 46页).ppt

1、本章学习要求 .胀形 .翻边 .缩口,本章学习要求： 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,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 胀形极限变形程度主要取决于材料的塑性和变形的均匀性,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

2、，即,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 计算 : (2)对在曲柄压力机上用薄料（ t1.5mm）对小工件（面积2000 ）压筋或压筋兼有校形工序时的变形力按式 计算; (3)软模胀形的单位压力可按式 近似计算（不考虑材料厚度变薄）。 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,图5.1.4 两次胀形示意图,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（

3、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,图5.1.5自行车多通接头,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,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,图5.1.8 圆柱形空心毛坯胀形时的应力,1.胀形系数 空心毛坯胀形的变形程度用下式表示,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,3.胀形毛坯尺寸的计算 毛坯长度可按下式近似计算,5.1.4 胀形模设

4、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,图 5.1.9 罩盖胀形 1下模板 2螺栓 3压凹坑凸模 4压凹坑凹模 5胀形下模 6胀形上模 7聚氨脂橡胶 8拉杆 9上固定板 10上模板 11螺栓 12模柄 13弹簧 14螺母 15拉杆螺栓 16导柱 17导套,2)侧壁胀形计算： 侧壁成形力近似按两端不固定形式计算： (3)总成形力的计算 3.模具结构设计,5.2翻边（如图5

5、.2.1） 按变形的性质，翻边分为伸长类翻边和压缩类翻边。 5.2.1内孔翻边 1.内孔翻边的变形特点 圆孔翻边及其应力应变分布（如图5.2.2）。 对非圆孔的内孔翻边（如图5.2.3）。 2.圆孔翻边的极限变形程度 影响极限翻边系数的因素： (1)材料的塑性; (2)孔的加工方法; (3)预制孔的相对直径; (4)凸模的形状,图5.2.1 内孔与外缘翻边零件,内孔翻边的工艺设计 (1)预制孔直径 d0 和翻边高度H a. 一次翻边成形 (如图5.2.4)所示是在平板毛坯上一次翻孔的图。 d0与H 按下式计算,b.拉深后再翻边（如图5.2.5） 应先确定翻边高度h,再根据翻边高度确定预制孔直径

6、d0 和高度h1。 由计算公式,图5.2.5 拉深件底部冲孔后翻边,2)凸、凹模的形状及尺寸 翻边凸模的形状有平底形、曲面形（球形、抛物线形等）和锥形，几种常见的翻边凸模的结构形状（如图5.2.6）。 (3)凸、凹模的间隙 (4)翻边力与压边力 在所有凸模中，圆柱形平底凸模的翻边力最大。 其公式为,5.2.2 平面外缘翻边 1.平面外缘翻边的变形特点 平面外缘翻边可分为内凹外缘翻边和外凸外缘翻边（如图5.2.7）。 2.极限变形程度 内凹外缘翻边的变形程度用翻边系数Es表示： 外凸外缘翻边的变形程度用翻边系数Ec表示： 3.平面外缘翻边的毛坯尺寸,5.2.3 变薄翻边 变薄翻边的变形程度用变薄

7、系数表示，其表达式为： 式中k为变薄系数， k .； t1 为工件翻边后竖边的厚度； t0 为毛坯厚度,5.2.4翻边模的结构设计及举例 内孔翻边模如图5.2.8 。 落料、拉深、冲孔、翻边复合模如图5.2.9。 内外缘翻边复合模如图5.2.10,图5.2.8 内孔翻边模,图5.2.9 落料、拉深、冲孔、翻边复合模 1、8-凸凹模；2-冲孔凸模；3-推件块； 4-落料凹模；5-顶件块；6-顶杆； 7-固定板； 9-卸料板；10垫片,图5.2.10 内外缘翻边复合模 1-外缘翻边凸模； 2-凸模固定板；3-外缘翻边凹模；4-内缘翻边凸模； 5-压料板；6-顶件块；7-内缘翻边凹模；8-推件板,5

8、.3 缩口 缩口是将预先成形好的圆筒件或管件坯料,通过缩口模具将其口部缩小的一种成形工序。缩口与拉深工序的比较（如图5.3.1）。 5.3.1 缩口成形的特点与变形程度 1. 缩口成形的变形特点（如图5.3.2） 常见的缩口形式有斜口式、直口式和球面式 (如图5.3.3) 。 变形区由于受到较大切向压应力的作用易产生切向失稳而起皱，起传力作用的筒壁区由于受到轴向压应力的作用易产生轴向失稳而起皱，所以失稳起皱是缩口工序的主要障碍,图5.3.1 缩口与拉深工序的比较,图5.3.2 缩口成形的变形特点,图5.3.3 缩口形式,斜口形式,直口形式,球面形式,2.缩口变形程度 缩口变形程度用缩口系数ms

9、来表示，其表达式： 式中d缩口后的直径； D为缩口前的直径,5.3.2缩口的工艺计算 1.缩口次数及缩口系数的确定 缩口次数由下式确定： 式中： 总缩口系数， ； 平均缩口系数，可先取 。 n的计算值一般是小数，应进位成整数,2. 毛坯尺寸的计算 斜口形式： 直口形式： 球面形式,缩口力 只有外支承的缩口压力，可按下式估算： 式中： F缩口力（N)； k速度系数，用曲柄压力机时k =1.15； 材料的抗拉强度（MPa) ； 工件与凹模接触的摩擦系数,5.3.3缩口模具结构设计及举例 缩口模具结构根据支承情况分为： 无支承 外支承 内外支承 如图5.3.4 刚制气瓶缩口模（如图5.3.5）。 挡环缩口扩口复合模（如图5.3.6,图5.3.4 不同支承方法的模具结构形