缩口成形工艺与模具设计

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，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表示。=式中-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=0.9以后各次缩口系数式中m均-平均缩口系数；=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支承形式材料厚度无支承外支承内外支承0.5~11铝---0.68~0.720.53~0.570.27~0.32硬铝（退火）---0.73~0.800.60~0.630.35~0.40硬铝（淬火）---0.75~0.800.63~0.720.40~0.43钢0.850.750.7~0.650.70~0.750.55~0.600.30~0.35由图5-27可知，d=35mm,D=49mm,则缩口系数因该工件为有底缩口件，所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2-29b形式：图5-29c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；d-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-螺栓3、10-销钉4-顶杆5-下固定板6-垫板7-外支撑套2-8-凹模9-口形凸模11-打料杆12-上模座13-模柄15-导柱16-导套