第五章 其他冲压成形.docx

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第五章其他冲压成形

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第五章其他冲压成形

　　其他冲压成形是指除弯曲、拉深、冷挤压以外的各种冲压成形工序，包括局部成形、胀形、翻边、缩口、校形和旋压等工序。

其共同特点是通过材料的局部变形来改变毛坯或工序件的形状和尺寸。

5.1局部成形

 5.1.1局部成形的变形特点

　　如图5-1所示，局部成形时毛坯双向受拉应力，不会失稳和起皱，主要受拉裂限制。

 5.1.2局部成形工序

　　局部成形主要用于压制加强筋、凸台、凹台、花纹图案及标记等。

　　根据制件形状的复杂程度和材料的性质，局部成形可以一次成形或多次成形，见图5-2。

　　简单的局部成形制件，见图5-3，其极限变形程度可以按下式确定：

φ=（l-l0）/l0≤（0.7～０.75）δ

　　常用的加强筋和凸台尺寸见表5-1。

压凸台或凹台之间的距离见表5-2。

　　多次成形时，首次成形面积应比最后成形面积多20%，见图5-2。

　　直角制件压筋的形式和尺寸见表5-3。

5.1.3百叶窗制件的成形

　　批量小的百叶窗制件可以用聚氨酯橡胶成形，见图5-4。

　　批量大的指尖用镶拼凸、凹模的方法，见图5-5。

5.1.4　局部成形的压力计算

　　冲压加强筋时的压力近似地按下式计算

F=LtσbK

　　压筋及校正工序，其压力可按下式计算

F=AKt2

 5.2翻边

　　翻边是将制件的孔边缘或外边缘在模具的作用下翻成竖边的直边，分内孔翻边和外缘翻边。

5.2.1内孔翻边的变形特点

　　如图5-6所示，内孔翻边的主要危险时孔口边缘拉裂。

其变形程度用翻边系数m表示：

m=d0/D

　　极限翻边系数的影响因素有：

（1）材料的力学性能

（2）孔的边缘状况

　　（3）材料的相对厚度

　　（4）凸模的形状

　　各种材料的首次翻边系数见表5-4。

低碳钢的极限翻边系数见表5-5。

5.2.2内孔翻边的工艺计算

（1）平板毛坯内孔翻边的工艺计算

　　如图5-7所示。

　　底孔尺寸：

d0=D-2（H-0.43r-0.72t）

　　一次翻边的极限高度：

Hmax=D（1-mmin）/2+0.43r+0.72t

（2）拉深件底部冲孔翻边的工艺计算

　　如图5-8所示。

　　翻边的极限高度hmax为：

hmax=D（1-mmin）/2+0.57（r+t/2）

　　预冲孔直径d0为

d0=mminD=D+0.114（r+t/2）-2h

　　拉深件高度h1为：

h1=H+hmax+r+t

　（3）内孔翻边翻边力的计算

　　用平底凸模翻边所需要的压力，可按下式计算

F=1.1πtσs（D-d0）

　　用抛物线形或锥形凸模翻边力略小。

 5.2.3外缘翻边

（1）伸长类外缘翻边

　　如图5-9所示，变形程度为：

φ=b/（R-b）

（2）压缩类外缘翻边

　　如图5-10所示，其变形程度为：

φ=b/（R+b）

　　外缘翻边常用材料的允许变形程度见表5-6。

5.2.4变薄翻边

　　变薄翻边是使已成形的竖边在小间隙的凸、凹模间挤压，使之强制变薄的方法。

　　常用于M5以下的小螺纹底孔翻边，如图5-11所示。

　　变薄翻边的变形程度用变薄系数表示：

K=t1/t

　　式中：

　　K为变薄系数，K=0.4～0.55；

　　t1为工件翻边后竖边的厚度；

　　t为毛坯厚度。

　　螺纹底孔变薄翻边的有关经验数据见表5-7。

 5.2.5翻边时凸模和凹模的尺寸计算

　　因为翻边后材料变薄，因此间隙小于原材料厚度。

　　用平板的毛坯翻边时单边间隙Z=0.85t

　　拉深后再翻边时单边间隙Z=0.75t。

　　如图5-12所示的制件，计算凸、凹模尺寸：

　　图5-13是几种常用的圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸。

 5.2.6翻边模

　　如图5-14是小孔翻边模，图5-15是大孔翻边模。

5.3胀形

　　将拉深成形的筒形件或管状毛坯，利用模具加压使空心件由内向外膨胀成形称为胀形。

5.3.1胀形的变形程度

　　胀形的主要特点是材料受切向拉伸伸长变形，其变形程度用胀形系数K表示，见图5-16。

K=Dmax/d0

　　　　　　或　　K=1+δ

　　表5-8是材料许用伸长率和推荐的胀形系数。

　　表5-9是铝管毛坯胀形时，实验确定的胀形系数。

5.3.2胀形制件的毛坯尺寸计算

　　如图5-17所示，毛坯直径为：

d0=Dmax/K

　　毛坯长度为：

L0=L[1+（0.3～0.4）δ]+b

5.3.3胀形方法

　　一般有机械胀形、橡皮胀形和液压胀形三种。

　　图5-18是拉深件中间胀形模。

5.4缩口

　　缩口是将管状毛坯或拉深成形的筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形方法。

5.4.1缩口变形的特点及变形程度

（1）失稳起皱是缩口的主要问题，如图5-19所示。

（2）缩口系数m为m=d/D

　　极限缩口系数用mmin表示，其值取决于对失稳条件的系限制，主要与此材料的机械性能、坯料厚度、模具的结构形式和坯料表面质量有关。

　　表5-10是不同材料不同支承方式的平均缩口系数，表5-11是薄材料的平均缩口系数。

5.4.2缩口工艺计算

（1）缩口次数

　　　各次缩口后的颈口直径为：

（2）颈部厚度

　（3）缩口毛坯高度的计算

　　如图5-20所示，缩口前的毛坯高度H按下式确定。

　　斜口形式：

　　直口形式：

　　球面形式：

　（4）缩口压力的计算

　　无支承的缩口模中的缩口力F为：

F=（2.4～3.4）πtσb（D-d）

　　其余的两种支承的缩口力稍大些。

 5.4.3缩口模

　　如图5-21所示分为三种：

（1）无支承

（2）外支承

　　（3）内外支承

　　如图是钢制气瓶缩口模，成形材料为1mm的08钢。

5.5校形

　　校形是指对冲裁件的校平和弯曲，拉深件的整形。

　　一般在冲裁、弯曲、拉升工序之后进行。

 5.5.1校平

　　分为光面校平模和齿形校平模。

（1）光面校平模，用于薄软材料，如图5-22所示。

（2）齿形校平模，用于厚硬料，分细齿和粗齿两种，如图5-23所示。

　　（3）校平力F=Ap

5.5.2整形

　　整形是指对弯曲和拉深后的立体零件进行形状和尺寸修整的校形，其目的是提高形状和尺寸精度。

　　整形力F按下式计算：

F=Ap

（1）弯曲件的整形

　　　1）压校

　　　2）镦校

（2）拉深件的整形

　　一般用小间隙Z=（0.9～0.95）t

5.6旋压

　　旋压又叫赶形，是借装在旋压机上的滚轮和芯棒之间的相对运动，迫使平板（或筒形）毛坯按芯模型面发生转移而成形。

5.6.1旋压工艺

　　旋压工作原理如图5-24所示。

　　旋压的基本要求：

（1）合理选择主轴转速

（2）合理的过渡形状，如图5-25所示。

　　（3）合理的加压

　　旋压成形的变形程度以旋压系数m表示：

m=d/D

　　制件的变形程度较大时，可采用多次旋压。

见图5-25。

5.6.2变薄旋压工艺

　　又称强力旋压，是在普通旋压的基础上发展起来的。

如图5-26所示。

　　变薄旋压可以加工形状复杂。

尺寸较大的旋转体制件。

其表面粗糙度可以达RA=3.2～0.8μm。

尺寸公差等级达IT8级左右。

　　需要用专用的旋压机，要求功率大，有足够的刚度。

用于中小批量生产中。

　　变薄旋压的变形程度用变薄率来表示：

ε=（t-t1）/t=1-sin（α/2）

　　变薄旋压的最小锥角见表5-12。