05-第五章-其他成形工艺及模具设计(冷冲压工艺及模具设计)

总目录第一章冲压(裁)加工基本理论第二章冲裁工艺及模具设计第三章弯曲及弯曲模设计第四章拉深工艺与拉深模设计第五章其他成形工艺及模具设计第六章多工位精密自动级进模设计第七章冲压工艺规程的编制第八章典型冲压模具零件制造与装配复习第四章的内容1．拉深过程中容易出现的质量问题有哪些？如何防止？第五章其它成形工艺与模具设计2．拉深件坯料形状和尺寸的确定原则？3．拉深系数与极限拉深系数的概念？如何确定工件的拉深次数？4．拉深模设计中，选择压力机公称压力时必须注意什么？5．其它形状零件的拉深有何特点？6．拉深过程中的辅助工序有哪些？是何作用？第五章其它成形工艺与模具设计内容简介：学习目的与要求：1．了解胀形、翻边、缩口、校形等工序的变形特点；2．了解胀形模、翻边模、缩口模、校形模的结构特点。重点：胀形、翻边工序的变形特点、工艺计算和模具结构特点。难点：翻边工序的变形特点、工艺计算。在掌握冲裁、弯曲、拉深成形工艺与模具设计的基础之上，本章介绍其它成形工艺特点和模具结构特点。涉及胀形、翻边、缩口、校形等成形工序的变形特点、工艺与模具设计特点。第一节概述第二节胀形第三节翻边第五章其它成形工艺与模具设计第四节缩口第五节旋压第六节校形本章目录第一节概述在冲压生产中，通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序，统称为其它冲压成形工序。应用这些工序可以加工许多复杂零件。伸长类成形：如胀形和圆内孔翻孔，成形极限主要受变形区过大拉应力而破裂的限制；压缩类成形：如缩口和外缘翻凸边，成形极限主要受变形区过大压应力而失稳起皱的限制。第五章其它成形工艺与模具设计第二节胀形当坯料外径与成形直径的比值Ｄ/ｄ＞３时，其成形完全依赖于直径为ｄ的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。胀形的变形区第五章其它成形工艺与模具设计一、胀形的变形特点第二节胀形起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。1．压加强筋第五章其它成形工艺与模具设计二、平板坯料的起伏成形简单的起伏成形零件，其极限变形程度可按下式近似确定：若零件的加强筋超过极限变形程度时，可以采用多次成形的方法压制加强筋所需的冲压力，可用下式近似计算：)75.0~7.0(00lllbKLtF第二节胀形空心坯料的胀形:1.胀形方法第五章其它成形工艺与模具设计三、空心坯料的胀形刚性模具胀形软模胀形轴向压缩和高压液体联合作用的胀形俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波纹管等。第二节胀形第五章其它成形工艺与模具设计三、空心坯料的胀形2.胀形的变形程度常用胀形系数Ｋ表示DdKmaxＫ和坯料伸长率1maxKDDd的关系为第二节胀形第五章其它成形工艺与模具设计三、空心坯料的胀形3.胀形的坯料尺寸计算坯料直径Ｄ坯料长度ＬKdDmaxblL])4.0~3.0(1[式中l――变形区母线长度；――坯料切向拉伸的伸长率；ｂ――切边余量，一般取ｂ＝10～20ｍｍ。第二节胀形第五章其它成形工艺与模具设计三、空心坯料的胀形4.胀形力的计算胀形时，所需的胀形力Ｆ可按下式计算：胀形单位面积压力ｐ可用下式计算：pAFmax215.1dtpzx――胀形变形区实际应力，近似估算时取式中zxbzx≈（材料的抗拉强度）第三节翻边翻边：在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。1．圆孔翻边（１）圆孔翻边的变形特点与变形程度第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边变形程度DdK极限翻边系数minK见表5.3.1翻边后竖边边缘的厚度，可按下式估算：KtDdtt1．圆孔翻边（续）第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边（续）（２）翻边的工艺计算1）平板坯料翻边的工艺计算预冲孔直径d竖边高度H)72.043.0(2trHDdtrKDHtrdDH72.043.0)1(272.043.02trKDH72.043.0)1(2minmax或极限高度第三节翻边1．圆孔翻边（续）第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边（续）（２）翻边的工艺计算（续）2）先拉深后冲底孔再翻边的工艺计算先拉深后翻边的高度h预制孔直径或翻边的极限高度rKDrdDh57.0)1(257.02rKDh57.0)1(2minmaxDKdminmax214.1hrDd拉深高度rhHhmax1．圆孔翻边（续）第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边（续）（３）翻边力的计算用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算：用锥形或球形凸模翻边的力略小于上式计算值stdDF)(1.1第三节翻边1．圆孔翻边（续）第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边（续）（４）翻边模工作部分的设计翻边凹模圆角半径可取该值等于零件的圆角半径；翻边凸模圆角半径应尽量取大些，以便有利于翻边变形。凸、凹模单边间隙Ｚ/2＝（0.75～0.85）ｔ圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸第三节翻边2．非圆孔翻边第五章其它成形工艺与模具设计一、内孔翻边（续）变形区分类非圆孔翻边系数非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角ａ大小，查表5.3.2KKf)95.0~85.0(fK（一般指小圆弧部分的翻边系数）可小于圆孔翻边系数Ｋ第三节翻边第三节翻边伸长类翻边1.伸长类翻边第五章其它成形工艺与模具设计二、外缘翻边变形程度应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必要的修正按变形的性质分压缩类翻边bRb伸ａ）伸长类平面翻边ｂ）伸长类曲面翻边第三节翻边1.伸长类翻边第五章其它成形工艺与模具设计二、外缘翻边（续）伸长类曲面翻边：①采用较强的压料装置②凸模的曲面形状应修正③冲压方向的选取ａ）伸长类平面翻边ｂ）伸长类曲面翻边第三节翻边2.压缩类翻边第五章其它成形工艺与模具设计二、外缘翻边（续）变形程度①也要采用防皱的压料装置①凹模的曲面形状应修正②冲压方向的选取原则与伸长类曲面翻边时相同bRb＝压②也需修正坯料的展开形状压缩类平面翻边：压缩类曲面翻边：ａ）压缩类平面翻边ｂ）压缩类曲面翻边第三节翻边变薄翻边对生产竖边较高的零件，既可提高生产率,又能节约材料。变薄系数第五章其它成形工艺与模具设计三、变薄翻边1iibttK竖边的高度应按体积不变定律进行计算。冲制Ｍ５以下的小螺孔第三节翻边内孔翻边模内、外缘同时翻边的模具第五章其它成形工艺与模具设计四、翻边模结构落料、拉深、冲孔、翻边复合模思考与练习题1、2、6。作业布置：第五章其它成形工艺与模具设计第五章其它成形工艺与模具设计其它成形件第五章其它成形工艺与模具设计胀形变形区第五章其它成形工艺与模具设计起伏成形第五章其它成形工艺与模具设计起伏成形前后材料的长度第五章其它成形工艺与模具设计深度较大的局部胀形法ａ）预成形ｂ）最后成形第五章其它成形工艺与模具设计用刚性凸模的胀形1－凹模２－分瓣凸模3－拉簧4－锥形芯块第五章其它成形工艺与模具设计用软凸模的胀形1－凸模2－分块凹模3－橡胶4－侧楔5－液体第五章其它成形工艺与模具设计加轴向压缩的液体胀形1－上模2－轴头3－下模4－管坯第五章其它成形工艺与模具设计圆孔翻边时的应力与变形情况第五章其它成形工艺与模具设计圆孔翻边凸模的形状和尺寸第五章其它成形工艺与模具设计非圆孔翻孔第五章其它成形工艺与模具设计伸长类曲面翻边凸模形状的修正1－凹模2－顶料板3－凸模第五章其它成形工艺与模具设计曲面翻边时的冲压方向第五章其它成形工艺与模具设计压缩类曲面翻边凹模形状的修正1－凹模2－压料板3－凸模第五章其它成形工艺与模具设计用阶梯形凸模变薄翻边ａ）零件ｂ）凸模第五章其它成形工艺与模具设计内孔翻边模第五章其它成形工艺与模具设计内、外缘翻边模第五章其它成形工艺与模具设计落料、拉深、冲孔、翻孔复合模１、８－凸凹模２－冲孔凸模３－推件块4－落料凹模５－顶件块６－顶杆7－固定板９－卸料板10－垫片复习上次课的内容1.其它冲压成形工序的共同特点是什么？哪些属于伸长类成形？哪些属于压缩类成形？其成形极限各自主要受什么限制？第五章其它成形工艺与模具设计2.当工件的竖边高度较高时，有哪些方法可成形？第四节缩口缩口：坯料变形区受两向压应力的作用第五章其它成形工艺与模具设计一、缩口变形特点及变形程度缩口的变形程度用缩口系数ｍ表示Ddm/将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形方法。第四节缩口1.缩口次数若工件的缩口系数ｍ小于允许的缩口系数时，则需进行多次缩口，缩口次数ｎ按下式估算：第五章其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算00lglglglglgmDdmmn第四节缩口2.颈口直径多次缩口时，最好每道缩口工序之后进行中间退火，各次缩口系数可参考下面公式确定：第五章其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算首次缩口系数后各次缩口系数各次缩口后的颈口直径则为：019.0mm0)10.1~05.1(mmnDmmdmdDmmdmdDmmdmdDmdnnnnnnnnn111212311211第四节缩口3.坯料高度缩口前坯料高度Ｈ按下面公式计算：第五章其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算图5.4.2ａ所示工件：图5.4.2b所示工件：图5.4.2c所示工件：dDDdDhH1sin805.1221dDDdDDdhhH1sin805.12221221141dDdDhH第四节缩口4.缩口力将图5.4.2ａ所示锥形缩口件，在图5.4.3ａ所示无支承缩口模上进行缩口时，其缩口力Ｆ可用下式计算：第五章其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算――材料抗拉强度；Ｋ――速度系数，在曲轴压力机上工作时Ｋ＝1.15。其余符号如图5.4.2ａ所示。式中bcos1)1(11.1ctgDdDtKFb――冲件与凹模接触面摩擦系数；第四节缩口不同支承方法的缩口模带有夹紧装置的缩口模第五章其它成形工艺与模具设计三、缩口模结构缩口与扩口复合模第五节旋压旋压：将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。优点：设备和模具都较简单，除可成形各种曲线构成的旋转体外，还可加工相当复杂形状的旋转体零件。缺点：生产率较低，劳动强度较大，比较适用于试制和小批量生产。第五章其它成形工艺与模具设计第五节旋压1.普通旋压变形特点点接触两种变形：①赶棒直接接触的材料产生局部凹陷的塑性变形；②坯料沿着赶棒加压的方向大片倒伏。第五章其它成形工艺与模具设计一、普通旋压工艺1－顶块2－赶棒3－模具4－卡盘（系坯料的连续位置）9~1第五节旋压1.普通旋压变形特点（续）旋压的基本要点：（1）合理的转速（2）合理的过渡形状（3）合理加力第五章其它成形工艺与模具设计一、普通旋压工艺（续）第五节旋压2.旋压成形极限变形程度以旋压系数ｍ表示：第五章其它成形工艺与模具设计一、普通旋压工艺（续）坯料直径Ｄ可按等面积法求出，但旋压时材料的变薄较大些，因此应将理论计算值减小5％～7％。圆筒形件的极限旋压系数可取为：圆锥形件的极限旋压系数可取为：当工件需要的变形程度较大（即ｍ较小）时，便需多次旋压。多次旋压时必须进行中间退火。Ddm8.0~6.0minm3.0~2.0minm第五节旋压1.变薄旋压变形特点（1）无凸缘起皱，也不受坯料相对厚度的限制，可一次旋压出相对深度较大的零件。一般要求使用功率大、刚度大并有精确靠模机构的专用强力旋压机。（2）局部变形，因此变形力比冷挤压小得多。（3）经强力旋压后，材料晶粒紧密细化，提高了强度，表面质量也比较好，表面粗糙度Ra可达0.4μｍ。第五章其它成形工艺与模具设计二、变薄旋压工艺第五节旋压2.变薄旋压成形极限变形程度第五章其它成形工艺与模具设计二、变薄旋压工艺（续）用模具的半锥角当时，所以极限变薄率和极限半锥角的关系为：sin1111