教学材料《JSP设计与 开发》-项目5

任务5.1翻孔与翻边如图5-1所示零件。零件名称:衬套材料:10F料厚t=1mm生产批量:中批量生产试进行翻孔工艺计算及翻孔模设计。5.1.1翻孔翻孔是利用模具在毛坯上预先加工好预制孔(有时不需预先加工预制孔).再沿孔边将材料翻成竖立或翻出一定角度凸缘的冲压工序(如图5-2所示)。下一页返回任务5.1翻孔与翻边1.圆孔翻孔1)圆孔翻孔的变形特点与变形程度圆孔翻孔可以采用网格法，通过观察网格在变形前后的变化来分析变形，如图5-3所示。由图中可以看出其变形区在直径d和D1之间的环形部分。在翻孔后，坐标网格由扇形变成了矩形，可见变形区材料沿切向伸长，愈靠近孔口伸长愈大，接近于单向拉伸应力状态，切向应变是三个主应变中最大的主应变。同心圆之间的距离变化不明显，可见径向变形很小，径向尺寸略有减少。竖边的壁厚有所减薄，尤其在孔口处，减薄较为严重。图中所示的应力、应变状态反映了上述分析的这些变形特点。圆孔翻孔的主要危险在于孔口边缘被拉裂。破裂的条件取决于变形程度的大小。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边2)圆孔翻孔的变形程度翻孔变形程度用翻孔系数K来表示。即:K=d/D(5-1)式中d为翻孔前的孔(称预制孔)的孔径;D为翻孔后的平均直径(材料的中性层直径)。显然，K值恒小于1。K值越小，表示变形程度越大。翻孔时在孔边不破裂的条件下所能达到的最小K值，称为极限翻孔系数，以Kmin表示。影响极限翻孔系数的主要因素有:(1)材料的性能塑性越好，K值越小。(2)预制孔的相对直径d/td/t愈小，K值也愈大。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边(3)预制孔的加工方法如钻出的孔比冲出的孔有更小的K值;翻孔的方向与冲孔的方相反时，有利于减小孔口开裂。(4)翻孔的凸模结构形式低碳钢在各种情况下的极限翻孔系数和各种材料的翻孔系数可查表5-1和表5-2确定。翻孔后竖立边缘厚度可按下式估算:式中t'-翻孔后竖立边缘的厚度，mm;t-材料原始厚度，mm;K-翻孔系数。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边3)圆孔翻孔的工艺计算(1)平板件上翻孔翻孔的工艺计算(如图5-4所示)的一个重要内容是根据制件的尺寸D计算出预冲孔直径d.并核算其翻孔高度H。预冲孔直径

d=D-2(H-0.43r-0.92t)(5-3)竖边高度(5-5)若将代入上式可以计算极限高度Hmax(5-6)上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边如果一次翻孔后还达不到翻孔高度怎么办?可以采取以下措施:①加热翻孔②多次翻孔采用多次翻孔时.每两次翻孔间需加退火工序.第一次翻孔以后的极限翻孔系数可取(1.15~1.20)Kmin,③多次翻孔后制件竖立边壁厚变薄严重，若不允许制件壁厚变薄严重时，可采用先拉深后翻孔;(2)先拉深件后翻孔的工艺计算在拉深件底部冲孔翻孔时，应先确定翻边所能达到的最大高度hmax,，然后根据翻孔高度h及工件高度H来确定需要拉深高度h'。由图5-5可知，翻孔高度:上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边翻孔的极限高度:

预制孔直径拉深高度:4)翻孔力的计算因为翻孔力一般都很小，所以一般不需计算，必要时可按下式计算:用圆柱平底凸模时，翻孔力的计算式为

上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边式中D-翻孔后直径(按中性层计算)(mm);d-翻孔预冲孔直径(mm);t-材料厚度(mm);σs-材料的屈服极限(MPa).采用锥形或球形凸模时翻孔力略小于上式的计算值.2.非圆孔翻孔如图5-6所示的非圆孔翻孔.从变形情况看.可以沿孔边分为8个线段三个部分(Ⅰ、II、Ⅲ)。对这三部分分别按拉深、弯曲及圆孔翻孔计算。内凹曲线部分的宽度应比直边部分增大5%~10%.以弥补其翻边后高度的减小。最后对计算结果适当修正.使各段圆滑连接。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边非圆孔的翻孔系数Kf一般指小圆弧部分的翻孔系数)可小于圆孔翻孔系数K.大致取:Kf=(0.85-0.90)K(5-12)3.变薄翻孔若零件壁厚允许变薄.且翻孔的竖边又较高时.可采用变薄翻孔.这样既可以提高生产效率.又可以节约材料。变薄翻孔中.变形程度是由翻孔系数Kb和壁厚变薄程度共同决定的.通常取翻孔系数Kb≤0.45.变薄系数取0.55~0.40。变薄翻孔时常采用阶梯凸模，如图5-7所示，设计时凸模阶梯之间距离应大于零件高度，以便前一个阶梯的变形结束后进行后一阶梯的上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边变形;另外模具应有强力的压料装置和良好的润滑。变薄翻孔经常用于平坯料或工序件上冲压小螺孔，为保证螺孔连接强度，变薄翻孔的方法可增加竖边高度，如图5-8所示。此时，坯料预制孔直径d为:d=(0.45~0.5)d1(5-13)翻孔外径d3为:d3=d1+1.3t(5-14)翻孔高度H一般取(2~2.5)t。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边5.1.2翻边翻边在这里主要指外缘翻边。是利用模具将制件的外边缘竖立或翻出一定角度的直边。按变形性质，可分为压缩类翻边和伸长类翻边两类。图5-9为内凹翻边，其变形特点近似于圆孔翻孔，变形，边缘容易拉裂。其变形程度为:(5-15)从表5-3中可以查到不同材料翻边允许的极限变形程度。内凹翻边时由于应力在变形区的分布不均匀而导致翻边后零件的竖立边高度两端高中间低的现象，为得平齐的翻边高度，翻边前应对坯料的两端轮廓线做一定修正，如图5-9(a)中虚线所示形状为修正后的形状，若翻边高度不大可不做修正。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边内凹曲面翻边(如图5-9(b))时，坯料底部中间位置易出现起皱现象，模具设计时应采用强力压料装置来防止，另外为创造有利于翻边的条件，防止中间部位过早地翻边而引起竖立边过大的伸长变形甚至开裂，设计模具时，应使凸模和顶料板形状与工件相同，而凸模的曲面应修正为图5-10所示形状;同时冲压方向的选取应保证翻边作用力在水平方向上的平衡，通常取冲压方向与坯料两端切线构成的角度相同，如图5-11所示。外凸翻边如图5-12所示，其变形特点近似于拉深，变形区主要为切向压缩(压缩类翻边)故成形时工件容易起皱。外凸翻边变形程度

(5-16)上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边从表5-3中可以查到不同材料翻边允许的极限变形程度。外凸平面翻边时竖立边缘的应力分布不均，翻边后零件的竖边高度会出现中间高而两端低的现象，为得到平齐的竖立边，应对坯料的展开形状加以修正，修正后的形状为图5-12(a)虚线所示，翻边高度不大时可不修正。另外，当翻边高度较大时，模具应设计防止起皱的压料装置。外凸曲面翻边巨(如图5-12(b))的主要问题是变形区的失稳起皱，为防止起皱，凹模应修正成图5-13所示的形状;冲压方向的选择原则与内凹类翻边时相同。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边5.1.3翻孔与翻边模的设计1.翻孔与翻边模的典型结构图5-14所示为常用翻孔模的结构类型，其结构与拉深模相似。图5-15所示为倒装式翻孔模，凹模6在上模，为倒装结构形式，以便使用通用弹顶装置。图5-16所示为翻边翻孔复合模。图中所示工件的内孔与外缘均需翻边。坯料套在内缘翻边凹模7上，并由它定位，而凹模又装在被顶杆支承的压料板5上。为了保证内缘翻边凹模的位置准确，压料板需与外缘翻边凹模3按间隙配合H7/h6装配。压料板既起压料作用，又起整形作用。当压至下止点时，应与下模座刚性接触，最后还起顶件作用。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边内孔翻孔后，在弹簧作用下，顶件块6将工件从内孔翻孔凹模7中顶起。推件板8由于弹簧的作用，冲压时始终保持与毛坯接触。到下止点时，与凸模固定板2刚性接触，因此推件板8也起整形作用，冲出的工件比较平整。为了防止弹簧力的不足，上模的出件，最终采用刚性推件装置将工件推出。图5-17所示为落料、拉深、冲孔、翻孔复合模。凸凹模8与落料凹模4均固定在固定板7上，以保证同轴度。冲孔凸模2固定在凸凹模1内，并以垫片10调整它们的高度差，以控制冲孔前的拉深高度。该模具的工作过程是:上模下行，首先在凸凹模1和凹模4的作用下落料。上模继续下行，在凸凹模1和凸凹模8的相互作用下对坯料进行拉深，弹顶上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边器通过顶杆6和顶件块5对坯料施加压力。当拉深到一定高度后，由凸模2和凸凹模8进行冲孔，并由凸凹模1和凸凹模8完成翻孔。当上模回程时，在顶件块5和推件块3的作用下将工件推出，条料由卸料板卸9下。2.翻孔模的间隙为保证翻孔竖立边缘的挺直，翻孔模单边间隙值应略小于材料的厚度，一般取单边间隙值Z为:式中，若先拉深后翻孔时取小值，平坯料翻孔时取大值。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边3.翻孔模工作零件的设计如图5-18为几种常见凸模的结构形式和其主要尺寸，其中图(a)、图(b)、图(c)凸模端部无定位部分，工作时由凸模端部的圆角、球面或抛物线部分导正后再翻孔，翻孔质量好;图(d)、图(C)凸模端部有定位部分，由定位部分导正定位预制孔后再翻孔;图(f)是用于无预制孔的不精确翻孔凸模。而翻孔凹模结构如图(g)，由于翻孔凹模圆角半径对成形影响不大，因此常取其半径值等于零件的圆角半径。。5.1.4衬套翻孔工艺计算及模具结构对于图5-1所示零件进行工艺性分析可知，φ40mm处由翻孔成形，在翻孔成形前应预冲孔，φ72mm是圆筒形拉深件直径，可一次拉深成形。翻孔前毛坯是φ72mm，高13mm的无凸缘圆筒形制件，如图5-19所示。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边1.计算预冲孔直径dd=D2(H-0.43r-0.72t)=39-2X(8-0.43X3-0.72X1)=27.02(mm)2.计算翻边高度HmaxHmax=0.5D(1-Kmin)+0.43r+0.72t=8.835(mm)3.计算翻边系数mm=d/D=27.02/39=0.6928查表5-2得知低碳钢极限翻孔系数m>0.65，所以该零件能一次翻边成形。上一页下一页返回任务5.1翻孔与翻边4.计算翻边力FF=1.1π(D-d0)tσs=1.1X3.14X(39-27.02)X1X186=7.7(kN)5.衬套翻孔模具结构如图5-15所示。上一页返回任务5.2胀形胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。由于胀形时材料变形区受双向拉应力作用，所以其主要问题是由于变形区材料变薄而胀破。胀形在冲压生产中有着广泛的应用。常用的有平板坯料的胀形和空心坯料的胀形等。5.2.1平板坯料的胀形平板坯料的胀形又叫平板坯料的起伏成形。主要用于加强筋、花纹图案、标记等平板毛坯的局部成形(如图5-20(a))。经过起伏成形后的冲压件，由于零件惯性矩的改变和材料加工硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度。因而，压制加强筋的工艺在生产中应用广泛。下面以压制加强筋为例来说明平板坯料胀形的工艺特点。上一页下一页返回任务5.2胀形压筋成形的极限变形程度，主要受到材料性能、筋的几何形状、模具结构及润滑等因素的影响。对于形状复杂的压筋件，其危险部位和极限变形程度一般通过试验来确定。对于形状简单的压筋件，可按下式近似地确定其极限变形程度，如图5-21所示。式中l,l0-分别为材料变形前后的长度，mm;δ-材料的断面伸长率;

系数0.70~0.75视筋形状而定，球形筋取大值，梯形筋取小值。如果式(5-18)的条件满足，即可一次成形;否则，可先压制弧形过渡形状，然后再压出零件所需的形状的工艺方法，如图5-22所示。加强筋的形式和尺寸可参考表5-4。当在坯料边缘局部胀形时，由于边缘材料要收缩，因此应预先留出切边余量，成形后再切除。上一页下一页返回任务5.2胀形5.2.2空心坯料的胀形空心坯料的胀形俗称凸肚.它是将空心工序件或管状毛坯沿径向往外扩张的一种冲压工序（如图5-20(b)）。用这种方法可以成形高压气瓶、球形容器、波纹管、自行车三通接头等产品或零件。1.胀形变形程度空心坯料胀形时.材料受拉应力作用产生拉伸变形.胀形变形程度通常用胀形系数K=d/D表示。如图5-23所示的极限变形程度用极限胀形系数Kmax表示。

(5-19)Kmax与坯料伸长率δ的关系为:(5-20)各种材料的极限系数可查表5-5、表5-6。上一页下一页返回任务5.2胀形2.胀形坯料的计算由图5-23可知，坯料直径D为:(5-21)坯料长度L为:(5-22)式中l-变形区母线长度，mm;δ-坯料切向拉伸的伸长率;b-切边余量，一般取b=10~20mm。上一页下一页返回任务5.2胀形3.胀形力的计算空心坯料胀形时，所需的胀形力F可按下式计算:F=pA(5-23)式中p-胀形时所需要的单位面积压力，MPa;A-胀形面积，mm2。胀形单位面积压力p可用下式计算:(5-24)式中δb-材料的抗拉强度，MPa;dmax-胀形最大直径，mm;t-材料原始厚度，mm.上一页下一页返回任务5.2胀形4.胀形方法空心件胀形方法一般分刚性凸模胀形和软凸模胀形两种。1)功刚性凸模胀形如图5-24所示为刚性凸模胀形，将凸模做成分瓣式，利用锥形芯块将分瓣凸模顶开，使工序件胀出所需形状。分瓣凸模的数目越多，工件形状和精度越好。缺点:难得到精度较高的正确旋转体，变形不均匀，模具结构复杂。2)软凸模胀形图5-25所示为软凸模胀形，其原理是利用橡胶、液体、气体等替代刚性凸模。软凸模胀形时坯料变形均匀，能成形形状复杂的零件，所以在生产中应用广泛。上一页返回任务5.3缩口如图5-26所示零件。零件名称:气瓶材料:08钢料厚为1mm生产纲领:中批量试进行缩口工艺计算及模具设计。5.3.1缩口变形特点及变形程度缩口是将预先拉深好的圆筒或管件坯料，通过缩口模具将其口部缩小的成形工序。缩口的应力应变状态如图5-27所示，缩口时，坯料口部是变形区。变形区受双向压应力作用，其中切向压应力为最大主应力，坯料直径下一页返回任务5.3缩口减小，高度和壁厚增加，因而切向可能产生失稳起皱。所以防止失稳是缩口工艺的主要问题。缩口的极限变形程度主要受失稳条件的限制。缩口变形程度用缩口系数m表示，其表达式为:(5-25)式中d-缩口后的直径;D-缩口前的直径。缩口系数m恒小于1。m愈小，则变形程度愈大。极限缩口系数的大小主要与材料种类、厚度、模具形式和坯料表面质量有关。表5-7是不同材料品种、不同厚度板材各次缩口的平均缩口系数。表5-8是不同材料、不同支承方式的允许缩口系数参考值。上一页下一页返回任务5.3缩口5.3.2缩口工艺计算1.缩口次数若工件的缩口系数刀:大于允许的缩口系数时，则可以一次缩口成形。否则，需要进行多次缩口。各次缩口系数计算如下:首次缩口系数m1=0.9m均再次缩口系数m2=(1.05-1.10)m均

(5-26)缩口次数n可按下式估算:(5-27)式中m均平均缩口系数，见表5-7。上一页下一页返回任务5.3缩口2.毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的主要设计参数是缩口毛坯高度H。根据体积不变原理，可得如下公式。图5-28(a)所示工件:

(5-28)图5-28(b)所示工件:(5-29)图5-28(c)所示工件:(5-30)上一页下一页返回任务5.3缩口3.缩口力将图5-28(a)所示锥形缩口件，在图5-29所示的无支承缩口模上进行缩口时，其缩口力可用下式计算:(5-31)

式中F-缩口力(N);t-缩口前料厚(mm);d-缩口后直径(mm);D-缩口前直径(mm);α-凹模圆锥半角;μ-坯料与凹模接触面间的摩擦系数;δb-材料的抗拉强度，MPa;K-速度系数，在曲柄压力机上工作时K=1.上一页下一页返回任务5.3缩口5.3.3缩口模结构根据支承方法的不同，缩口模具可分为无支承形式缩口模(如图5-29所示)、外支承形式缩口模(如图5-30所示)和内外支承形式缩口模(如图5-31所示)。5.3.4气瓶缩口工艺计算及模具结构气瓶为带底的圆筒形缩口工件，可采用拉深工艺制成圆筒形件(如图5-32所示)，再进行缩口成形。工件下部不变，仅计算上部缩口处的缩口工艺参数。1.工艺计算上一页下一页返回任务5.3缩口1)计算缩口系数由图得知:d=35mm,D=51-1=50mm,则缩口系数为:m=d/D=35/50=0.7查表5-7得到许用缩口系数【m】为0.75。该工件缩口系数m小于【m】许用缩口系数,因此该工件可一次缩口成形。2)计算缩口前毛坯尺寸按(5-24)式计算坯料高度H取H=98.5mm。上一页下一页返回任务5.3缩口3)计算缩口力2.缩口模具结构示意图如图5-33所示。上一页返回任务5.4旋压5.4.1旋压工艺旋压成形是利用旋轮或芯棒等工具作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线的毛坯，使其产生连续的局部塑性变形，最后获得轴对称的壳体零件的变形方法。旋压成形加工范围广，可以完成拉深、缩口、扩径、翻边及波纹成形等一般冲压难以完成的工序(如图5-34所示)。成形所需的设备和模具都比较简单。但旋压工艺常用手工操作，要求操作技术高，劳动强度大，质量不稳定，生产率低;适用于小、中批量生产。旋压成形主要应用于铝、镁、钦、铜等有色金属及其合金与不锈钢的复杂中空回转体零件或产品的生产，如水壶、厨具、容器及众多军工产品等(如图5-35所示)。下一页返回任务5.4旋压旋压主要包含不变薄旋压(普通旋压)和变薄旋压(强力旋压)。在旋压过程中，板料产生切向收缩和径向延伸，从而改变毛坯形状，直径增大或减小，而其厚度不变或有少许变化者，称为不变薄旋压(或普通旋压)。在旋压过程中，改变毛坯的形状、尺寸和性能，使毛坯厚度变薄，称为变薄旋压(或强力旋压)。1.旋压加工过程图5-36所示为在自动旋压机上进行的普通拉深旋压，圆形毛坯1由压杆2压紧在成形芯模7的端部，固定靠模板3的靠模轮廓形状与成形芯模的型面相同，可动靠模板5的根部由点固定。当成形芯模在旋压机主轴的带动下旋转时，毛坯随之一起旋转，仿形触头4沿着可动靠模板移动，旋轮6则按照仿形触头同样的轨迹移动，迫使毛坯产生一定上一页下一页返回任务5.4旋压的塑性弯曲变形，使毛坯贴靠在成形模芯上。根据预先设计的程序，旋轮反复移动，逐步使毛坯完全贴模成为所需形状的制品。2.变形系数旋压的变形程度以旋压系数表示:m=d/D(5-32)式中m-旋压系数;D-坯料直径(mm);d-零件直径(mm)，零件为锥形件时，d取圆锥的最小直径。极限旋压系数见表5-9。当相对厚度t/D=0.5%时，取较大值;当t/D=2.5%时，取较小值。上一页下一页返回任务5.4旋压当旋压的变形程度较大时，应在尺寸不同的模具上多次旋压，且最好以锥形过渡。旋压加工硬化比拉深大，多次旋压时必须中间退火。旋压坯料直径的计算可参照拉深，由于旋压时的材料变薄比拉深大，因此实际上取计算值的93%~95%。3.旋压件的质量问题为保证旋压件质量，除要求控制变形程度外，还需要选择合理的芯模旋转速度。旋压时主轴转速与零件尺寸、材料的厚度及力学性能等有关，表5-10所列为铝合金旋压时的主轴转速。上一页下一页返回任务5.4旋压4.旋压的基本要点实际生产中，要保证旋压成形正常完成，获得理想的旋压成形制品，必须根据旋压件的形状和尺寸、产品质量要求、毛坯材料性能和表面质量、旋压设备和性能以及生产经济性等因素进行综合考虑。影响旋压成形工艺的几个主要因素。1)旋轮的形状2)旋轮进给量3)毛坯的转速4)毛坯的尺寸和性质5)旋轮与芯棒之间的间隙大小的选择除了上述因素之外，芯模形状、模板的形状及位置、旋压道次、旋轮安装角及润滑等因素也会直接影响制品的旋压成形。上一页下一页返回任务5.4旋压5.4.2变薄旋压1.变薄旋压的工艺过程变薄旋压工艺主要包括剪切旋压(锥形件的变薄旋压)和挤出旋压(筒形件的变薄旋压)(如图5-37所示)。前者用于加工锥形、抛物线形和半球形等异形件.后者用于筒形件和管形件的加工。变薄旋压如图5-37所示.毛坯1被夹紧在压杆5与成形芯模2之间.并随同主轴一起旋转.旋轮3向毛坯作横向程控.按仿形系统预定的轨迹移动.旋轮与成形芯模之间保持一定的间隙.此时.旋轮对毛坯在旋转过程中逐点产生轴向变形.壁厚减薄.最后紧贴于成形芯模上.成为所需形状的制品。上一页下一页返回任务5.4旋压2.变形程度变薄旋压变形程度用变薄率，来表示(5-33)(5-34)式中t0-毛坯厚度;tn-旋压后壁厚;α-芯模锥角。极限变率φmax。二是衡量材料可旋压性的指标。变薄旋压时各种材料的变薄率见表5-11。上一页返回下一页任务5.4旋压3.变薄旋压的主要特点与普通旋压相比，变薄旋压有如下特点:(1)变薄旋压在加工过程中坯料凸缘不产生收缩变形，因此无凸缘起皱的问题，也不受坯料相对厚度的限制。普通旋压通常限于有色金属零件及变形程度较小的钢零件加工。变薄旋压则不受其限制，可以一次旋压出相对深度较大的零件。(2)变薄旋压是局部变形，变形力比坯料整体冷挤成形的压力小。(3)变薄旋压后，材料晶粒紧密细化，提高了强度，表面质量也变好，表面粗糙度Ra可达0.4μm。(4)变薄旋压一般使用变薄旋压机，其功率较大，刚度要求也较高。上一页返回任务5.5校平与整形5.5.1校形的特点及应用校形包括校平与整形，属于修整性的成形工艺，大都是在冲裁、弯曲、拉深等冲压工序之后进行的，主要是为了把冲压件的不平度、圆角半径或某些形状尺寸修整到合格的要求。校形的特点及应用:(1)只在工件的局部产生不大的塑性变形，以得到提高零件形状和尺寸精度的目的。(2)因校形后工件的精度较高，故模具的精度要求也相应较高。(3)由于校形属于精加工，同时回弹是其主要的问题，所以用的设备要有一定的刚性，最好使用精压机。下一页返回任务5.5校平与整形5.5.2平板零件的校平1.校平的特点校平是将有拱弯或翘曲的平面形冲压件压平以提高其平直度的工序。校平时，板料在上、下模板的作用下产生反向弯曲变形，出现微量塑性变形，从而使板料压平(如图5-38所示)。在压力机的滑块到达下止点时被强制压紧，使材料处于三向压应力状态，卸载后回弹小，在模板作用下的平直状态就被保留下来。3.校平方法与校平模1)校平方法模具校平、手工校平、在专门校平设备上校平。上一页下一页返回任务5.5校平与整形2)校平模根据板料的厚度和对表面的要求，可以采用光面校平模校平或齿形校平模校平。(1)平面校平模由上下两块模板组成。由于单位校形力小，校形效果较差，最好采用浮动式结构(如图5-39所示)。适用于软料、薄料或表面不允许有压痕的零件。(2)齿形校平模用于零件平直度要求较高的情况。齿形有尖齿和平齿两种(如图5-40所示)。适用于材料较硬、强度较高及平直度要求较高的零件。上一页下一页返回任务5.5校平与整形3)校平力校平力F按下式估算:F=pA(5-35)式中P—单位面积上的校平力，查表5-12;A—校平面积。5.5.3空间形状零件的整形整形是指对弯曲件和拉深后的空间形状零件进行局部修整，少量改变工序件形状和尺寸，以提高工件精度的工序。1.弯曲件的整形弯曲件的整形方法有压校和墩校两种。上一页下一页返回任务5.5校平与整形1)压校如图5-41所示，坯料沿长度方向无约束，整形区的变形特点与弯曲时相似，坯料内部应力状态性质变化不大，故整形效果一般。2)墩校如图5-42所示向也承受压应力，从而使整个弯曲件处于三向压应力状态，故整形效果好。但这种方法不宜用于带孔及宽度不等的弯曲件整形。2.拉深件的整形拉深件的整形根据拉深件的形状及整形部位不同，有无凸缘拉深件的整形和有凸缘拉深件的整形两种不同的方法。上一页下一页返回任务5.5校平与整形1)无凸缘拉深件的整形无凸缘拉深件整形如图5-43所示。可以使整形模具间隙Z取(0.9~0.95)t，整形时制件直壁略有变薄。这种整形也可以和最后一道拉深工序结合一起进行。整形力F估算:F=Ap(5-36)式中A—整形面的投影面积;p—单位面积整形力，可查表5-12。2)有凸缘拉深件的整形如图5-44所示，整形的部位可以是凸缘平面、底部平面、筒壁及圆角。整形时由于工序件圆角半径变小，要求从邻近区域补充材料。上一页返回任务5.6冷挤压冷挤压是在常温下对挤压模模腔内的金属施加强大的压力，使之从模孔或凸、凹模间隙中挤出而获得所需零件的一种加工方法，也是一种依赖材料的塑性变形来获得所需形状零件的一种特殊的成形加工工序。5.6.1概述1.冷挤压的分类根据冷挤压时金属材料的流动方向与凸模运动方向的关系，将其分为以下几类:(1)正挤压挤压时，金属的流动方向与凸模运动方向正好一致，这种挤压称正挤压。正挤压可以利用实心或空心坯料制造各种形状的空心和实心零件，如图5-45所示。下一页返回任务5.6冷挤压(2)反挤压挤压时.金属的流动方向与凸模运动方向恰好相反。反挤压可以加工各种形状的杯形零件和空心零件.如5-46所示。(3)复合挤压挤压时.金属朝凸模运动方向和相反方向同时流动。复合挤压可以制造各种形状的零件.如图5-47所示。以上三种挤压方式的金属流动方向与凸模运动方向都为平行.故称轴向挤压。(4)径向挤压又称横向挤压.即挤压时.金属流动的方向与凸模的方向垂直。可分为离心挤压和向心挤压两种。径向挤压主要用于制造带凸缘的零件。图5-48所示为径向挤压。轴向挤压和径向挤压联合的加工方法常称墩挤法。采用墩挤法使冷挤压工艺的应用范围进一步扩大了，墩挤法能成形较为复杂的零件，可挤压出以单独的轴向或径向冷挤压难以成形的零件。上一页下一页返回任务5.6冷挤压2.特点及应用(1)坯料塑性变形大、变形抗力大(2)挤压质量高(3)生产率高(4)节约原材料应用冷挤压生产制品有明显的经济效果。冷挤压在机械、电子、电器、仪表、轻工、航天、兵器等工业部门得到越来越广的应用。新的挤压方法不断出现，用于冷挤压的材料也由有色金属发展到黑色金属并正在不断扩大，制品的重量也不断增加。上一页下一页返回任务5.6冷挤压3.冷挤压设计要点(1)冷挤压的变形程度及极限变形程度冷挤压变形程度可以用下面三种方法来确定:①断面变化率

(5-37)②挤压比

(5-38)③对数挤压比

(5-39)上一页下一页返回任务5.6冷挤压式中A0-坯料横截面积，mm2A-挤压件横截面积，mm2冷挤压极限变形程度是指在模具强度允许条件下保持模具有一定寿命的一次挤压变形程度。影响极限变形程度的因素很多，主要有两个方面:一是模具本身许用的单位压力(承载能力)，;另一方面是挤压金属产生塑性变形所需的单位挤压力，这取决于金属的性质、挤压方式、变形程度、模具工作部分的几何形状、坯料表面处理与润滑等。表5-13为部分有色金属的极限变形程度。(2)冷挤压材料与坯料准备。随着冷挤压技术的发展和新模具材料的应用，可用于冷挤压的金属也在不断地扩大。上一页下一页返回任务5.6冷挤压冷挤压坯料的截面形状应尽量与挤压件轮廓形状相同，并与挤压模型腔吻合，以便定位。为降低冷冲压时模具与坯料间的摩擦力，应对坯料进行表面处理与润滑处理。由于冷挤压金属变形程度大，冷作硬化严重，所以应根据冷作硬化的程度在工序间适当安排软化处理。(3)冷挤压力与挤压成形设备挤压力与挤压金属性能、挤压方式、变形程度、模具工作零件几何形状及参数、毛坯相对高度和毛坯与润滑等多种因素有关。由于影响挤压力的因素较为复杂，要准确地确定挤压力目前还有困难，因此，在实际工作中通常采用近似计算和图解法确定挤压力的大小。挤压力图可查阅相关设计手册。上一页下一页返回任务5.6冷挤压用于冷挤压的压力机主要有两种:一种是机械压力机，其中偏心齿轮式机械压力机适应于工作行程较大的冷挤压，而肘杆式和拉力肘杆式压力机只适应于工作行程较小的挤压。另一种是液压机，液压机工作行程较大，但生产率较低。特别应注意的是:由于冷挤压工作行程大，在选择挤压机时应使冷挤压的压力行程曲线在压力机的许用负荷曲线内。(4)预应力组合凹模冷挤压从理论上来说可以达到很大的变形程度，但变形程度大时，单位挤压力也很大，会显著降低模具的寿命，如果单位挤压力超过模具强度所许可的范围，则造成模具的早期破坏。所以，为提高模具的强度，特别是凹模的强度，冷挤压的凹模都采用上一页下一页返回任务5.6冷挤压预应力组合凹模结构，预应力组合凹模是在凹模外壁加上一层或多层预应圈。理论分析证明，当单位挤压力较小时，采用整体式凹模;当单位挤压力较大时，则采用两层或多层组合凹模，如图5-49所示。经验表明，三层组合凹模是最好的结构形式，进一步增加层数，可以使凹模应力更趋于均匀，但加大了制造和装配难度。预应力组合凹模各层直径与过盈可以通过计算法确定。也可以参照表5-14确定，最多不超过3层。上一页下一页返回任务5.6冷挤压5.6.2冷挤压模典型结构冷挤压模具必须适应冷挤压金属变形特点和强大的冷挤压力对模具提出的要求。如:模具的工作部分的形状、尺寸参数及表面粗糙度应有利于金属塑性变形，有利于减小挤压力;模具应具有足够的强度和刚度，有良好的导向装置;应选用适合冷挤压用的模具材料及热处理工艺规范;结构上还应注意易损件拆卸、更换、安装方便以及通用性等。冷挤压模具的结构形式很多，按冷挤压方式分有正挤压模、反挤压模、复合挤压模及其他冷挤压模;按通用性分有通用冷挤压模和专用冷挤压模;按调整的可能性分有可调式冷挤压模和不可调式冷挤压模1.典型的正挤压模具典型的正挤压模具结构如图5-50所示，其主要特点是:上一页下一页返回任务5.6冷挤压(1)采用通用模架，通过更换凸、凹模可挤压不同的冷挤压件。(2)以导柱导套导向，为增加导柱长度，一般将导柱固定于上模。导柱导套以H5/h6配合。(3)挤压件留在凹模中，采用拉杆式顶出装置通过顶杆13将挤压件顶出，卸件可靠。(4)上、下模座用中碳钢;凸、凹模分别用较厚的淬硬垫板支承。2.典型的反挤压模具典型的反挤压模具结构如图5-51所示，此模具的主要特点是:(1)采用通用模架，更换凸模、组合凹模等零件，可反挤不同的挤压件，还可进行正挤压、复合挤压。上一页下一页返回任务5.6冷挤压(2)凸、凹模同轴度可以调整，即通过螺钉和月牙形板调整凹模的位置，以保证凸、凹模同轴度。同时也可以依靠月牙形板和压板1压紧定位，以防挤压过程中凹模位移。(3)凹模为预应力组合凹模结构，能承受大的单位挤压应力。(4)对于黑色金属反挤压，其挤压件可能箍在凸模上，因而设置了卸料装置，卸料板做成弯形是为了减少凸模长度。但挤压件容易留在凹模内，故又设置了顶件装置(顶件器)。(5)因黑色金属挤压力很大，所以凸模上端和顶件器下端做成锥度，以扩大支承面积，并加以厚垫板。上一页返回图５-１衬套返回图５-２翻孔（ａ）平板件上翻孔；（ｂ）拉深件上翻孔返回图５-３圆孔翻孔的变形情况返回表５-１低碳钢圆孔的极限翻孔系数K返回表５-２各种材料的翻孔系数K返回图５-４在平板毛坯上直接翻孔返回图５-５拉深件上翻孔图５-６非圆孔翻孔返回图５-７用阶梯凸模的变薄翻孔（ａ）零件；（ｂ）凸模返回图５-８小螺孔的翻孔返回图５-９内凹翻边（ａ）内凹平面翻边；（ｂ）内凹曲面翻边；（ｃ）内凹翻边三维图返回表５-３翻边允许的极限变形程度返回图５-１０内凹曲面翻边凸模形状的修正返回图５-１１内凹曲面翻边时的冲压方向返回图５-１２外凸翻边（ａ）外凸平面翻边；（ｂ）外凸曲面翻边；（ｃ）外凸翻边三维图返回图５-１３外凸曲面翻边凹模形状的修正１－凹模；２－压料板；３－凸模返回图５-１４翻孔模返回图５-