冲压工艺与模具设计-第5章-其他冲压成形方法.doc

第5章其他冲压成形方法从表1.2可见，除弯曲和拉深外，成形工序中还有很多方法，其中比较常用的有胀形、翻边、扩口、缩口等。这些工序的基本特征为局部变形，因此，也常统称为(狭义)成形工序。成形工序一般安排在冲裁、弯曲、拉深之后。5.1胀形板料/空心工序件/空心半成品在双向拉应力作用下，产生扩张(鼓凸)变形，获得表面积增大(厚度变薄)的制件的冲压成形方法称为胀形。常见的胀形件有板料的压花(筋)件、肚形搪瓷制品、自行车管接头、波纹管等，以及汽车车身的某些覆盖件。胀形的种类可从坯料形状、坯料所处状态、所用模具、所用能源、成形方式等角度作出区分，其中最基本的是按变形区所占比例划分为局部胀形和整体胀形，最常用的是平板坯料局部胀形和空心坯料胀形。5.1.1胀形变形特点图5.1所示为圆形板料局部胀形，坯料的外环部分在足够大的压力下不发生流动，仅在直径为d的区域内坯料产生变形，变形的结果是板料变薄、表面积增大。从第4章中拉深系数的概念还可得知，当坯料的外径与成形圆筒直径的比值D/d＞3时，外环形部分的材料产生切向收缩所需的径向拉应力很大，成为相对于中心部分的强区，以至于环形部分材料不可能向凹模内流动。显然，胀形变形区内材料承受大小不等的双向拉应力，并产生伸长类变形。正是由于这种应力状态，变形区不会产生起皱现象，成形后制件的表面光滑、规整。同时，由于变形区材料截面上拉应力沿厚度方向分布比较均匀，所以卸件后的弹复很小，容易得到精度较高的制件。因此，可以用胀形的方法来整形，提高冲压件的精度和表面质量。图5.1胀形变形区5.1.2平板坯料局部胀形平板坯料局部胀形又叫起伏成形，它是依靠平板材料的局部拉伸，使坯料或制件局部表面积增大，形成局部的下凹或凸起。生产中常见的有压花、压包、压字、压筋等(如图5.2所示)。经过起伏成形后的制件，由于形状改变引起惯性矩发生变化，再加上材料的冷作硬化作用，所以能够有效地提高制件的刚度和强度。在起伏成形中，由于摩擦力的关系，变形区材料的变薄、伸长并不均匀。在某个位置上最为严重，该部位的伸长应变最先达到最大值。若进一步增大变形程度，即会发生迸裂。图5.2起伏成形起伏成形的极限变形程度由许可的拉伸变薄量决定，主要受材料性能、制件几何形状、模具结构、胀形方法及润滑条件等因素影响，很难用某种计算方法来准确表示。特别是复杂形状的制件，成形部分各处的应力应变分布比较复杂，计算的结论误差比较大。所以，其危险部位和极限变形程度一般通过试验方法确定。但对于比较简单的筋条类起伏成形件(如图5.3所示)，则可按下式近似地确定其极限变形程度n=(l－l0)/l0＜(0.70～0.75)式中：n——极限变形程度；l0——起伏成形前材料的长度；l——起伏成形后制件轮廓的长度；图5.3起伏成形前后材料的长度——材料单向拉伸的伸长率。系数(0.70~0.75)视局部胀形的形状而定，球形筋取大值，梯形筋取小值。如果制件要求的局部胀形量超过极限变形程度，可以采用分步方法解决(如图5.4所示)。第1道工序胀成大直径的球形(或锥形)，以求在较大范围内聚料和尽可能地均匀变形。第2道工序再得到所要求的尺寸。第1道成形的表面积应略小于最后成形的表面积，以便通过第2次成形使表面积再略微增大，起到整形作用，避免制件起皱。压筋、压凸的形式和尺寸可参考表5.1。当起伏成形的筋(或包)与制件外边缘的距离小于3倍板料厚度时，成形过程中边缘材料会向内收缩(如图5.5所示)。对于要求较高的制件应预先留出切边余量，成形后修切整齐。也可以增大压边力，阻止材料向内滑动，保持边缘规整。图5.4深度较大的局部胀形法图5.5起伏成形距边缘的最小尺寸表5.1压筋压凸的形式和尺寸名称图例RhD或Bra(°)压筋(3~4)t(2~3)t(7~10)t(1~2)t—压凸—(1.5~2)t≥3h(0.5~1.5)t15~30图例D/mmL/mmt/mm6.51068.5137.510.5159131811152213182616243420314426365130436035486840557845在曲柄压力机上对薄板(t<1.5mm)、小制件(面积A<2000mm2)进行局部胀形时(加强筋除外)其冲压力可按下式近似计算：P=AKt2式中：P——冲压力(N)；A——胀形面积(mm2)；t——板料厚度(mm)；K——系数，钢K＝(200~300)N/mm4，黄铜K＝(50~200)N/mm4。加强筋所需冲压力可按下式近似计算：P=LtK式中：P——冲压力(N)；L——胀形区的周边长度(mm)；t——板料厚度(mm)；——材料抗拉强度(MPa)；K——系数。一般K＝0.7~1.0，筋窄而深取大值，反之取小值。5.1.3空心坯料胀形1.极限胀形系数空心坯料的胀形俗称凸肚成形，成形时材料沿径向拉伸，将空心坯料(空心