缩口成形工艺与模具设计

1、5.3缩口成形工艺与模具设计缩口（necking）是指将预先拉深成形的圆筒或管状坯料，通过缩口模将其口部缩小的一种成形工艺。 5.3.1典型案例工件名称：气瓶生产批量：中批量材料：08钢料厚：1mm工件简图：如图5-27所示5.3.2缩口成形的特点与变形程度1. 缩口成形的特点图5-28为同形件缩口成形示意图。缩口时，缩口端的材料在凹模的压力下向凹模内滑动，直径减小，壁厚和高度增加。制件壁厚不大时，可以近似地认为变形区处于两向(切向和径向)受压的平面应力状态，以切向压力为主。应变以径向压缩应变为最大应变，而厚度和长度方向为伸长变形，且厚度方向的变形量大于长度方向的变形量。 由于切向压应力的作用

2、，在缩口时坯料易于失稳起皱；同时非变形区的筒壁，由于承受全部缩口压力，也易失稳产生变形，所以防止失稳是缩口工艺的主要问题。2缩口成形的变形程度缩口的极限变形程度主要受失稳条件的限制，缩口变形程度用总缩口系数ms表示。 ms = dd式中ms -总缩口系数 d -缩口后直径（mm）； d -缩口前直径（mm）。缩口系数的大小与材料的力学性能、料厚、模具形式与表面质量、制件缩口端边缘情况及润滑条件等有关。表5-9所示为各种材料的缩口系数。当工件需要进行多次缩口时，其各次缩口系数的计算为： 首次缩口系数 m1=0.9 m均 以后各次缩口系数 m1=( 1.051.10) m均式中m均-平均缩口系数；

3、 m均=m1+m2+m3+mnn 案例工艺分析；气瓶为带底的筒形缩口工件，可采用拉深工艺制成圆筒形件，再进行缩口成形。缩口系数计算； 表5-9 各种材料的缩口系数 材料平均缩口系数m均 支承形式 材料厚度无支承外支承内外支承=0.511 铝-0.680.720.530.570.270.32硬铝（退火）0.730.800.600.630.350.40硬铝（淬火）0.750.800.630.720.400.43 钢0.850.750.70.650.700.750.550.600.300.35由图5-27可知，d=35mm,d=49mm,则缩口系数m=dd=3549=0.71因该工件为有底缩口件，所

4、以只能采用外支承方式的缩口模具，查表5-9得许用缩口系数为0.6，则该工件可一次缩口成形。5.3.3缩口工艺计算1.毛坯高度计算缩口后，工件高度发生变化，缩口毛坯高度按下式计算，式中符号如图5-29所示。图5-29a形式：图5-29b形式:由图5-27可知，h=79mm,则毛坯高度为取h=111.3mm,缩口前毛坯如图5-30所示。2.缩口凹模的半锥角a缩口凹模的半锥角a在缩口成形中起着重要作用。一般使用a,45,最好使a在30以内，当a较为合理时，允许的极限缩口系数m可比平均缩口系数m均小10%15%.3缩口力计算在无内支承进行时，缩口力f可用下式进行计算。是中-缩口前料厚；-缩口前直径；-

5、工件缩口部分直径；-工件与凹模间的摩擦因数； -材料抗拉强度； -凹模圆锥半角； -速度系数，用普通压力机时，k=1.15由附录a可查得，=430mpa,凹模与工件的摩擦因数=0.1，根据图5-27，缩口力f为；4.缩口模结构设计常见的缩口模结构如图5-31所示。 图5-31 缩口模结构无支承缩口成形 外支承缩口成形 内支承缩口成形 1-凹模 2-外支承 3-下支承缩口模采用外支承式一次成形，缩口凹模工作表面的表面粗糙度为ra=0.4m,采用后侧导柱、导套模架，导柱、导套加长为210mm。因模具闭合高度为275mm，则选用400kn开式可倾式压力机。缩口模结构如图5-32所示。 图5-32 气瓶缩口模装配图1- 下模座 2、14-螺