冲压模具及冲模设计第六章.ppt

1、,第六章 其他冲压成形,本章要求,1、学习目的和要求,了解胀形、翻边等工序的变形特点。,2、学习内容,在掌握冲裁、弯曲、拉深成形工艺的基础之上，本章主要介绍胀形和翻边成形工序的变形特点、工艺设计等。,3、考核知识点和考核要求 领会：胀形、翻边工序的变形特点、工艺计算。,旋压是一种特殊的冲压成形工艺，可利用旋压完成类似于拉深、胀形、翻边和缩口的成形。,胀形、翻孔和伸长类翻边主要是伸长变形,破裂,缩口和压缩类翻边主要是压缩变形,起皱,第一节 胀 形,利用模具迫使板料厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状和尺寸的冲压成形方法称为胀形(D)。 主要用于平板毛坯的局部成形（或称起伏成形），如压制凹坑、

2、加强肋、起伏形的花纹图案及标记。 管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属于胀形方式。,平板毛坯胀形,管类毛坯胀形,一、胀形的变形特点,图6-1 胀形成形,通常胀形时毛坯的塑性变形局限于一个固定的变形区范围之内，材料不从外部进入变形区内。,表面积局部增大 实现板料的 凸起和凹进成形,胀形时毛坯厚度减薄 是不可避免的,一、胀形的变形特点,胀形的极限变形程度主要取决于材料的塑性和硬化性能。,图6-2 胀形时的应力和应变,硬化指数越大，塑性越好， 允许的极限变形程度越大,受双向拉应力 切向和径向伸长变形,不易失稳起皱 弹复小 尺寸精度高 表面光滑 质量好,二、胀形方法,1. 平板毛坯上的局

3、部胀形（起伏成形）,图6-3 平板毛坯的起伏成形,主要目的： 提高零件的刚性 或获得文字、图 案及使零件美观,主要影响因素： 材料的塑性、凸 模的几何形状、 胀形方法及润滑,二、胀形方法,第一种方法是如图、所示，在第一道工序中用直径较大的球形凸模胀形，扩大变形区，然后成形为所需形状尺寸。,图6-4 深度较大的起伏成形 )预成形 )最终成形 )预冲孔、成形,1. 平板毛坯上的局部胀形（起伏成形）,二、胀形方法,第二种方法如图所示，当成形部位有孔时，可先冲一个较小的孔，使得成形时中心部位的材料在凸模的作用下，向外扩张，这样可以缓解材料的局部变薄情况，解决成形深度超过极限变形程度的问题，并可减少成形

4、工序次数。但预留孔的孔径应较零件的孔径小。,1. 平板毛坯上的局部胀形（起伏成形）,图6-4 深度较大的起伏成形 )预成形 )最终成形 )预冲孔、成形,二、胀形方法,2.空心毛坯上的胀形（俗称凸肚）,将圆柱形空心毛坯向外扩张成曲面空心零件的冲压成形方法称为圆柱空心毛坯胀形。用这种成形方法可以制造许多形状复杂的零件，如波纹管等，如图所示。,图6-5 圆柱空心毛坯胀形,主要依靠材料的切向伸长，其变形程度受材料塑性影响较大。,生产中较多 液压胀形,三、胀形模具,对平板毛坯的局部胀形，采用刚体凸模较为适宜，模具结构简单，生产效率提高。而对于圆柱空心毛坯胀形，采用刚体凸模，模具结构比较复杂。,图6-7

5、刚体分瓣凸模胀形模,三、胀形模具,图6-8 橡胶凸模胀形 凸模 凹模 毛坯 橡胶 5外套,图6-9 液体凸模胀形 )倾注液体的方法 )充液橡胶凸模,三、胀形模具,(a) 胀形前 (b) 胀形中,轴向加压液体胀形,罩盖胀形模,1下模板;2螺栓;3压包凸模;4压包凹模;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,第二节 翻孔与翻边,翻边是在成形毛坯的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖立边缘的冲压方法。,伸长类翻边,压缩类翻边,切向伸长 厚度变薄,切向压缩 厚度增厚,翻孔,圆孔翻孔,非圆孔翻

6、孔,伸长类变形,伸长类和压缩类综合变形,第二节 翻孔与翻边,一、 翻 孔,1. 圆内孔翻孔,图6-10 圆孔翻孔,一、 翻 孔,在圆孔翻孔时，毛坯变形区的受力情况与变形特点如图所示。,图6-11 圆孔翻孔时变形区的应力与变形,变形区受两向拉应力，即切向拉应力和径向拉应力r ,切向拉应力是最大主应力。,变形区内边缘上毛坯处于单向拉应力状态，仅受切向拉应力作用，径向拉应力的数值为零。,（）圆孔翻孔的应力与应变,图6-12 圆孔翻边时变形区内应力与应变分布,一、 翻 孔,翻孔系数：K=d0/D,K值愈小，变形程度愈大，竖边边缘面临破裂的危险愈大。,圆孔翻孔时孔边缘濒临破坏的翻孔系数称为最小（极限）翻

7、孔系数，用Kmin表示。,r,（）圆孔翻孔的应力与应变,一、 翻 孔,极限翻孔系数的因素： (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。,翻孔工艺计算有两方面的内容：一是要根据翻孔的孔径，计算毛坯预制孔的尺寸；二是要根据允许的极限翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度。,（）翻孔的工艺计算,一、 翻 孔,图6-13 非圆孔翻孔,一、 翻 孔,2.非圆内孔翻孔变形的特点,非圆内孔翻孔包括有圆孔翻孔、弯曲、拉深等变形性质。,预制孔可以分别按 圆孔翻孔、弯曲、拉深展开， 然后用作图法 把各展开线光滑连接即可。,伸长类翻边包括：沿不封闭的内凹曲线进行平面翻边

8、和在曲面毛坯上进行的伸长类翻边。伸长类翻边的特点是毛坯变形区在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变形。,二、 翻 边,1.伸长类翻边,图6-14 伸长类翻边,伸长类变形程度用下式表示：,二、 翻 边,1.伸长类翻边,图6-15 轴承套圈的翻孔工艺过程,伸长类翻边的成形极限根据翻边后竖边的边缘是否发生破裂来判断。,二、 翻 边,2.压缩类翻边,压缩类翻边的变形程度可用下式表示：,图6-16 压缩类平面翻边,压缩类翻边可分为压缩类平面翻边和压缩类曲面翻边。,压缩类平面翻边是沿不封闭的曲线边缘进行的局部非对称的拉深变形。,三、 变薄翻孔,图6-17 变薄翻边成形小螺纹底孔 ）翻孔前 ） 翻孔后,在竖边

9、形成后，随凸模的继续下行，竖边的材料在凸模和凹模的小间隙内受到挤压，发生进一步的塑性变形，使竖边的厚度显著减薄，从而增加了竖边的高度。因此，变薄翻孔是属于体积变形，它的变形程度只取决于竖边的变薄系数(K=t1/t0)。,用变薄翻孔加工螺纹底孔时，可以采用不同的方法：一种方法是在毛坯上先冲制预制孔，然后再进行变薄翻孔成形；另一种方法是用一个凸模同时进行冲孔和翻孔。采用这种方法必须在材料性能允许的条件下进行。,三、 变薄翻孔,四、 翻孔翻边模结构,图6-18 翻孔模,图6-19 翻孔与翻边模,四、 翻孔翻边模结构,图6-20 落料、拉深、冲孔、 翻孔复合模 、凸凹模 冲孔凸模 推件块 落料凹模 顶

10、件块 顶杆固定板 卸料板 10垫片,第三节 缩 口,缩口工艺是一种将已拉深好的筒形件或管坯开口端直径缩小的冲压方法。,图6-21 空心件的缩口,一、缩口变形特点及变形程度,一、缩口变形特点及变形程度,二、 缩口工艺计算,t1t0 tntn-1,d1,D,dn,dn +1,式中 t0缩口前毛坯的厚度； D毛坯直径（按中线尺寸）； t1、tn-1、tn各次缩口后颈口壁厚度； d1、dn-1、dn各次缩口后颈口处直径（按中线尺寸）。,三、缩口模结构,图6-22 无心柱支撑缩口模示意图,三、缩口模结构,图6-23 有支撑的缩口模 ）外部支撑 ）内外支撑,旋压是将毛坯压紧在旋压机（或供旋压用的车床）的芯

11、模上，使毛坯同旋压机的主轴一起旋转，同时操纵旋轮（或赶棒、赶刀），在旋转中加压于毛坯，使毛坯逐渐紧贴芯模，从而达到工件所要求的形状和尺寸，如图所示。,第四节 旋 压,一、旋压成形原理、特点及应用,图6-24 旋压原理图 芯模 板料 顶针 顶针架 定位钉 机床固定板 旋压杠杆复式杠杆限位垫 成形垫 旋轮,合理选择旋压主轴的转速、旋压件的过渡形状以及旋轮施加压力的大小，是编制旋压工艺的三个重要因素。 主轴转速如果太低，板料将不稳定；若转速太高，容易过度辗薄。合理的转速可根据被旋压材料的性能、厚度以及芯模的直径确定。一般软钢为400600r/min；铝为8001200r/min。当毛坯直径较大、厚度

12、较薄时取小值，反之则取较大的转速。,二、旋压工艺,三、变薄旋压（强力旋压、旋薄）,图6-25 变薄旋压示意图模具 毛坯 顶块工件 旋轮,三、变薄旋压（强力旋压、旋薄）,图6-26 筒形件变薄旋压 ）正旋压）反旋压,图6-27 立式旋压模 压环 毛坯 芯模 钢球 凹模 底座,校形工序的特点主要是：局部成形，变形量小；校形工序对模具的精度要求比较高；校形时的应力状态应有利于减小卸载后工件的弹性恢复而引起的形状和尺寸变化。 校形可分为：平板零件的校平，通常用来校正冲裁件的平面度；空间零件的校形，主要用于减小弯曲、拉深或翻边等工序件的圆角半径，使工件符合零件规定的要求。,第五节 校 形,一、校形的特点及应用,二、平板零件的校平,一般对于薄料和表面不允许有压痕的板料，应采用光面校平模。,图6-28 光面校平模 ）上模浮动式 ）下模浮