第五章 板料局部成形工艺.ppt

1、第五 章其它板料成形工艺,第五章 板料的局部成形工艺,概念：用各种不同变形性质的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序称为局部成形工艺。,主要有胀形、翻边、缩口、校平、整形、旋压等,胀形：是利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，以获得所需几何形状的零件的冲压加工方法。,局部胀形可在平板毛坯上压出各种形状，如下图示，压加强筋、压 凹坑、压字、压花、压标记等。,5.1 平板毛坯的局部胀形工艺,实现方法：,一、胀形变形特点 如右图示，胀形变形有以下特点：,1、变形后变形区内材料表面积增大，板料处于双向受拉的应力状态，变形区毛坯不会出现起皱现象。,2、变形区板料毛坯横截面上有拉应力的作用，在受力

2、状态下毛坯得到的几何形状易于固定而得到尺寸精度较高的零件。,3、胀形时毛坯厚度变薄是不可避免的。,二、胀形条件及极限变形程度,当D0/d4时，凸缘材料基本不流入凹模形成圆筒部分，故圆筒部分只能靠凸模下的材料在两向拉应力作用下厚度变薄，表面积增大而形成，故实现胀形的条件是: D0/d 4,1、胀形条件,2、胀形的极限变形程度,胀形的极限变形程度：指一次胀形成形所能达到的最大变形限度。,1）压制加强筋时的极限变形程度,压制加强筋在金属薄板上应用很广泛，常见加强筋的形式如下表，其中半圆形应用最广泛，其尺寸如下表。,能够 一次成形加强筋的条件条件为： 极 =（L1L）/ L100% （0.70.75）

3、 式中： 极 断面的变形程度 材料单向拉深的延伸率（%）； L1胀形成形后沿截面的材料长度； L胀形前截面的长度； 系数（0.70.75）视筋的形状而定，半圆筋取大值，梯形筋取小值。,2）压制凹坑时的极限变形程度,压制凹坑时的极限变形程度用凹坑深度h来表示，用半圆形凸模在低碳钢等材料上压制凹坑时，其极限深度可取凸模直径的1/3，用平端面凸模的极限深度见下表。,假如零件要求的局部胀形深度超过极限值时，可以从工艺上采取如下措施保证零件的要求：,（1）降低凸模表面粗糙度；,（2）视破裂部位分别加大凸模圆角半径 r t 和凹模圆角半径 r a。,（3）采用多工序胀形的方法。,三、冲压力计算：,压制加强

4、筋时所需的冲压力按下式估算： F=Ltbk (N) 式中：L加强筋周长（mm）； b材料的强度极限（N/ mm)； t板厚（mm）； k系数，取0.71，筋窄而深取大值，宽而浅取小值。,F=Akt (N) A成形面积（mm） k系数，钢：k=200300N/mm ； 铜、铝：k=150200N/mm 。,4,4,在曲柄压力机上用薄料（t1.5）成形面积较小（200mm）的胀形零件时（加强筋除外），或压筋同时校正时，冲压力按下式估算：,翻边：在坯料的平面或曲面上，沿封闭或不封闭的曲线边缘进行折弯，使之形成有 一定角度的直壁或凸缘的成形方法称为翻边。,作用：可以加工特殊形状和具有良好刚度的立体零件

5、，以及在冲压件上制取与其它零件装配部位。,翻边的种类如右图示。, 5.2翻边工艺,图a)、平面圆孔翻边；,图b)、平面内凹外缘翻边；,图c)、立体件上圆孔翻边；,图d)、平面外凸外缘翻边；,图e)、压缩类曲面翻边；,图f)、伸长类曲面翻天覆地边。,一、圆孔翻边,1、圆孔翻边的变形机理与变形特点,圆孔翻边：在平板毛坯或空心半成品上将预先冲好的圆孔弯出直边的圆筒形周边的翻边工序称为圆孔翻边。,如右图示，外径为D0，内孔直径为d0的平板毛坯的翻边过程。,翻边时，变形区内材料厚度要变薄，在筒形边缘部变薄最严重，因而也最容易产生裂纹。,变形特点：变形区材料处于单向拉深或双向受拉的应力状态，在切向方向的伸

6、长要大于径向方向的压缩变形，因而材料厚度变薄，这种翻边属于伸长类翻边。,2、翻边系数,翻边系数k：翻边前孔径d0与翻边后孔径D（以板厚中心线计算）的比值称为翻边系数，即： k=d0 / D,上式可以看出，翻边系数描述了翻边的变形程度，k值越大，变形程度越小；k值越小，变形程度越大，为了使口部不产生裂纹，翻边系数不能过小。翻孔时常见的缺陷是破裂。,极限翻边系数kmin：翻边时孔口不破裂所能达到的最小翻边系数。,提高翻孔件质量的措施：,1）材料的种类及其机械性能： kmin=1/(1+)=1,2）孔的边缘状况：变化平缓,3）材料的相对厚度（t/d0),4）凸模形状 如右图示，凸模形状有平底、球形、

7、抛物线、锥形等几种形式。,3、圆孔翻边的的工艺设计计算,1）一次翻孔成形的预制孔径d0和高度H 一次翻孔成形的条件：d0/Dkmin 或HHmax 如右图示。平板毛坯上翻孔时d0和H按下式计算：,d0=D2(H0.43r0.72t) H=(Dd0)/2+0.43r+0.72t=D/2(1d0/D)+0.43r+0.72t 或 H=D/2(1k)+0.43r+0.72t,当翻边系数为极限翻边系数kmin时，允许的最大翻边高度Hmax为： Hmax=D/2(1kmin)+0.43r+0.72t,2) 拉深后再翻边 若零件要求的翻边高度较大可采用如下工艺：拉深 冲底孔 最后翻边。,如右图示，先确定翻

8、边高度h： h2=0.5D m（ 1K)+0.57r 或hmax=D/2(1kmin)+0.57r,翻边前孔径为：d0=D m+1.14r2h2 或d0=kmin D,翻边前拉深高度为： h1=hhmax+ r + t,二、外缘翻边,1.内凹的外缘翻边 内凹外缘翻边指沿着具有内凹形状的外缘翻边，如右图示。 其翻边系数为： Kf = (R b) / R,式中：b外缘宽度；R内凹圆半径。,2 .外凸外缘翻边,外凸外缘翻边：指沿着具有外凸形状的不同封闭外缘翻边。如下图示。其翻边系数为：,Mf= R/(R+b),H(2.53)t时，回弹严重，必须加热后再翻边或加大高度。,“集中法”,“分散法”,校形和

9、整形：是指经过各种基本成形工序后的零件再产生不大的塑性变形、以达到零件规定的形状和尺寸精度要求的冲压方法。,这种工序一般在冲裁、弯曲、拉深后进行，对于表面形状和尺寸精度要求高的冲压件都要经过校平与整形。,一、校平,1、特点：校平是指把不平的制件在校平模内压平的校形工艺。主要用于消除或减少冲裁件特别是自由漏料冲裁件平面的平直度误差。,2、校平方法与校平模,校平方法 1）平面校形模：由上下两块平面模板组成。单位校形压力小，效果差，实用于平直度要求不高的小型零件的校形。,2）齿形模：用于零件平直度要求较高的情况。齿形模有细齿和粗齿两种，如下图示，对厚度较小的软金属零件只宜采用粗齿模校平。,5.3 校

10、形和整形,3）加热校平：指把需要校平的零件迭成叠，用夹具压紧成平直状态，放入加热炉加热，因温度升高而使屈服强度降低，回弹减小，从而使零件校平。主要用于平直度要求高又不允许有压痕的零件。,校平模具结构,校平模常采用浮动模柄或浮动凹模结构，如右图示。,3、校平力,校平工作行程不大，但校形力很大。校形力用下式估算： F=pA (N),式中：A校平面积(mm )；p单位面积上的校平压力(Mpa)。 对于软钢和黄铜，p的取值为： 在平齿模上校平：p =(80100)Mpa； 在细齿模上校平：p=(100200)Mpa 在粗齿模上校平： p =(200300)Mpa。,二、整形,整形：是指对弯曲和拉深后的

11、立体零件形状和尺寸修整的校形。,目的：提高形状和尺寸精度。,整形压力的估算为： F=pA (N) 式中：A整形投影面积（mm）， p整形单位压力（Mpa) 对敞开制件 p=（50100）Mpa 对底面、侧面减小圆角半径：p=（150200）Mpa,1、弯曲件的整形,压校：如上图示，变形特点与弯曲时相似，效果一般,镦校：如上图示，镦校后在材料厚度方向上压力分布较均匀、回弹小能获得较高的尺寸精度，但带孔的零件和宽度不等的弯曲件不宜用镦较整形。,2、拉深件的整形,1）直壁拉深件筒壁整形：采用变薄拉深的方法把模具间隙取小，为(0.90.95)t，而取较大的拉深系数，把最后一道拉深和整形工序合并为一道工序。,2）对带法兰的拉深件：较小法兰边根部圆角半径的整形要求外部向圆角