冷冲压工艺与模具设计（PDF37页）

本章内容：学习目的与要求：1．了解翻边、胀形、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：翻边、胀形工序的变形特点、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。涉及翻边、胀形、缩口、校形等成形工序的变形特点、工艺与模具设计特点。第第55章章其他成形其他成形翻边：将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的冲压方法。1．圆孔翻边(１)圆孔翻边的变形特点与变形程度变形程度DdK=极限翻边系数minK见表5-1。5.1.1内孔翻边5.15.1翻翻边边（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③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+-=′max②②先拉深后冲底孔再翻边的工艺计算先拉深后冲底孔再翻边的工艺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stdDFsp)(1.1-=（３）翻边力的计算（３）翻边力的计算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（４）翻边模工作部分的设计（４）翻边模工作部分的设计1-为整形台阶；2-为锥形过渡部分圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸2.2.非圆孔内孔翻边非圆孔内孔翻边内凹外缘翻边(a)分类外凸缘翻边(b)内凹外缘翻边变形程度用翻边系数表示：bRb-=伸e外凸缘翻边的变形程度用翻边系数表示：bRb+＝压e5.1.25.1.2平面外缘翻边平面外缘翻边内孔翻边模内、外缘同时翻边的模具落料、拉深、冲孔、翻边复合模5.1.35.1.3翻边模结构翻边模结构内孔翻边模内孔翻边模((a)a)内、外缘同时翻边的模具内、外缘同时翻边的模具((b)b)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—垫片落料、拉深、冲孔、翻边复合模落料、拉深、冲孔、翻边复合模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。胀形的变形区及其应力应变示意图:5.25.2胀胀形形5.2.15.2.1胀形变形特点胀形变形特点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．压加强筋简单的起伏成形零件，其极限变形程度可按下式近似确定：压制加强筋所需的冲压力，可用下式近似计算：bKLtFs=deKlll≤×-=%100001极加强筋K=0.7～0.75(半圆筋取大值，梯形筋取小值)用薄料对小工件压筋或兼有校形变形力2KAtF=5.2.25.2.2平板毛坯的起伏成形平板毛坯的起伏成形压凹坑时，成形极限常用极限胀形深度表示，如果是纯胀形，凹坑深度因受材料塑性限制不能太大。用球头凸模对低碳钢、软铝等胀形时，可达到的极限胀形深度h约等于球头直径d的1/3。用平头凸模胀形可能达到的极限深度取决于凸模的圆角半径，其取值范围见表5-3。22．压凹坑．压凹坑空心坯料的胀形:胀形方法刚性模具胀形软模胀形俗称凸肚，将空心件或管状坯料胀出所需曲面的一种加工方法。用这种方法可以成形高压气瓶、球形容器、波纹管、自行车三通接头等产品或零件。3.3.空心毛坯的胀形空心毛坯的胀形1—分瓣凸模;2—芯轴;3—毛坯;4—顶杆刚性模具胀形刚性模具胀形1—凸模;2—凹模;3—毛坯;4—软体介质;5—外套软模胀形软模胀形胀形系数ＫDdKmax=Ｋ和坯料伸长率d1max-=-=KDDdd的关系为(1)(1)胀形系数胀形系数刚模胀形所需压力：bmmbmsptgtgHtFb2122--+=软模胀形圆柱形空心毛坯所需压力：F=Ap)2(2maxRtmdtpb+=s(2)(2)胀形力胀形力A为成形面积，p为单位压力坯料直径Ｄ坯料长度ＬKdDmax=式中ld——变形区母线长度；——坯料切向拉伸的伸长率；△h——切边余量，一般取ｂ＝5～20ｍｍ。[]hLLΔ++=d)6.0~3.0(10((33))胀形的坯料尺寸计算胀形的坯料尺寸计算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—导套罩盖胀形模((44))模具结构设计模具结构设计缩口：坯料变形区受两向压应力的作用5.3.1缩口变形特点及变形程度缩口的变形程度用缩口系数ms表示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。ms=d/D55..33缩缩口口缩口形式55..33..11缩口成形特点与变形程度缩口成形特点与变形程度1.缩口次数及其缩口系数确定若工件的缩口系数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：spszmmnlglg=55..33..22缩口工艺计算缩口工艺计算多次缩口时，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：各次缩口后的直径则为：DmmdmdDmmdmdDmmdmdDmdnnnnnnnnn111212311211--=======Μ2.2.缩口直径缩口直径斜口形式:直口形式：球面形式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+-+=dDDdDhH1sin805.1~1221a⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+-++=dDDdDDdhhH1sin805.1~12221a221141dDdDhH-⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++=3.3.毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛-=aamspcos1)1(11.10ctgDdDtkFb只有外支承的缩口压力，可按下式估算：式中F—缩口力，N；k—速度系数，用曲柄压力机k=1.15；—材料的抗拉强度，MPa；μ—工件与凹模接触面的摩擦系数；其他符号意义见图5-16。4.4.缩口力缩口力不同支承方法的缩口模55..33..33模具结构模具结构缩口与扩口复合模校形：通常指平板工序件的校平和空间形状工序件的整形。目的：（1）只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形；（2）模具的精度比较高；（3）所用设备最好为精压机。若用机械压力机时，机床应有较好的刚度，并需要装有过载保护装置。校平和整形工序的共同特点：使冲压件获得高精度的平面度、圆角半径和形状尺寸。5.45.4校校形形55..44..11校形的特点及应用校形的特点及应用校平方式：平板零件的校平模形式：加热校平法：校平力可按下式计算：ApF=模具校平、手工校平、在专门校平设备上校平。光面校平模、齿形校平模55..44..22平板零件的校平平板零件的校平光面校平模光面校平模齿形校平模齿形校平模空间形状零件的整形：目的：整形模的特点：整形力Ｆ可按下式计算：ApF=指在弯曲、拉深或其他成形工序之后对工序件的整形。使工序件某些形状和尺寸达到产品的要求，提高精度。与前工序的成形模相似，但对模具工作部分的精度、粗糙度要求更高，圆角半径和间隙较小。55..44..33空间形状零件的整形空间形状零件的整形弯曲件的整形方法：无凸缘拉深件的整形：带凸缘拉深件的整形部位常常有：通常取整形模间隙等于(0.9～0.95)ｔ，即采用变薄拉深的方法进行整形。凸缘平面、侧壁、底平面和凸模、凹模圆角半径。弯曲件的整形弯曲件的整形弯曲件的整形方法：无凸缘拉深件的整形：带凸缘拉深件的整形部位常常有：通常取整形模间隙等于(0.9～0.95)ｔ，即采用变薄拉深的方法进行整形。凸缘平面、侧壁、底平面和凸模、凹模圆角半径。1—上模板;2—推板;3—整形形凹模;4—整形凸模;5—卸料板;6—凸模固定板;7—卸料螺钉;8—下模板;;9—打杆带凸缘拉深件的整形带凸缘拉深件的整形