第五章其它工艺与模具设计

冲压工艺与模具设计第五章其它工艺与模具设计冲压工艺与模具设计第五章其它工艺与模具设计其它成形工艺是指翻边、缩口、旋压、胀形、整形等，这些工艺方法的变形特点不尽相同，常和冲材、弯曲、拉深等工序组合，完成一些复杂形状零件的冲压工艺。冲压工艺与模具设计第一节翻边翻边是指沿曲线将板坯料或坯料上预制的孔边部窄带区域的材料弯折成竖边的塑性加工方法。翻边主要用于零件的边部强化，去除切边以及在零件上制成与其它零件装配、连接的部位或具有复杂特异形状、合理空间的立体零件，同时提高零件的刚度。根据变形工艺特点，翻边可分为内孔翻边、外缘翻边、变薄翻边等。圆孔翻边、外缘内凹翻边等属于伸长类翻边，其变形特点是：变形区材料受拉应力，切向伸长，厚度变薄，易发生破裂。外缘外凸翻边属压缩类翻边，其变形特点是：变形区材料受切向压缩应力，产生压缩变形，厚度增加，易起皱。冲压工艺与模具设计一、圆孔翻边1、变形机理冲压工艺与模具设计2、成形极限mddK0翻边系数K与竖直边缘厚度t变薄量的关系可近似表达为：Ktt0冲压工艺与模具设计影响圆孔翻边成形极限的因素：1.材料的种类及其力学性能；2.预制孔的孔口状态；3.材料的相对厚度；4.凸模的形状冲压工艺与模具设计3、圆孔翻边的工艺计算翻边时的工艺计算应根据翻边孔的直径算出预制孔的直径，并核算是否能一次完成。（1）预制孔的直径可根据弯曲件中性层长度不变的原则做近似计算。2/1Kdhm072.043.0trmdd0072.043.02trh冲压工艺与模具设计（2）拉深后再翻边的计算应先决定翻边所能达到的最大高度，然后根据翻边高度及工件的高度来决定拉深件的高度。0max120max157.012trhhhdKdrKdhmllm冲压工艺与模具设计4.成形力的计算圆柱形平底凸模圆孔翻边力：smtddF001.1mtdFsm02.1球底凸模圆孔翻边力：冲压工艺与模具设计5、翻边模设计平底凸模的圆角半径rp应尽可能大。凸模、凹模间隙的确定冲压工艺与模具设计二、外缘翻边1、内凹翻边bRbEs变形与圆孔翻边相似，属于伸长类翻边冲压工艺与模具设计二、外缘翻边2、外凸翻边bRbEc变形类似于浅拉深属压缩类翻边冲压工艺与模具设计三、非圆孔类翻边llKK95.0~85.0分段分析预制孔的弧线段展开宽度应比直线段大5%～10%冲压工艺与模具设计四、变薄翻边若零件的翻边高度较大难于一次成形，内壁又允许变薄时，可采用变薄翻边，以提高生产率并节约材料。01ttK变薄翻边时，成形凸模、凹模间的间隙小于坯料的厚度。变薄翻边属于体积变形，变形程度不仅决定于翻边系数，还决定于竖边的变薄系数K，K用下式表示：冲压工艺与模具设计四、变薄翻边一次变薄翻边的变薄系数可取0.4～0.5，甚至更小。变薄翻边预制孔的尺寸的计算，应按翻边前后体积不变的原则进行。用阶梯凸模进行翻边。生产中常用变薄翻边来成形小螺纹底孔。冲压工艺与模具设计第二节胀形胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。主要用于平板毛坯的局部胀形、圆柱形毛坯的胀形及平板毛坯的胀拉成形等。胀形塑性变形区局限于与凸模接触部分。在凸模的作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变形，成形面积增大，材料厚度变薄。冲压工艺与模具设计第二节胀形胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。主要用于平板毛坯的局部胀形、圆柱形毛坯的胀形及平板毛坯的胀拉成形等。胀形塑性变形区局限于与凸模接触部分。在凸模的作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变形，成形面积增大，材料厚度变薄。胀形时，由于毛坯变形区的材料受双向拉应力作用，主要工艺问题是拉伸破裂问题，即材料拉伸失稳后，因强度不足而引起的破裂，胀形的成形极限以零件的是否发生破裂判断。冲压工艺与模具设计一、局部胀形局部胀形是一种使材料发生拉伸，形成局部的凹进或凸起，借以改变毛坯形状的方法。主要用于加强筋和凸形压制、零件及艺术装饰品的浮雕压制。冲压工艺与模具设计在宽凸缘拉伸中，当毛坯外形尺寸大于制件筒形直径的三倍时，凸缘部分不可能产生切向收缩变形，零件的成形主要靠凸模下方及附件材料的变薄，它与宽凸缘拉深的分界点如图所示。冲压工艺与模具设计局部胀形的变形程度主要取决于材料的力学性能，材料塑性好、硬化指数值大时，变形程度的极限值就高，另外还受零件形状、凸模表面质量、润滑条件等因素的因素。根据零件形状和材料性质，局部胀形可由一次或多次工序完成。对于压加强肋等成形，材料一次成形极限用断面变形程度来表示：75.0~70.000lllp冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计二、圆柱空心毛坯的胀形将圆柱形空心毛坯（管状或桶状）向外扩张成曲面空心零件的冲压方法为圆柱形空心毛坯胀形，用这种方法可获得许多形状复杂的零件。圆柱空心毛坯胀形时，用来描述胀形变形程度的胀形系数Kp为：0maxddKp1ppK冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计三、胀拉成形生产中常有一些底部曲率半径很大的制件，如汽车上的某些覆盖件和飞机蒙皮等，曲面部分变形量很小，通常称之为大曲率半径胀形。这类零件的主要问题定型性问题，即要解决回弹问题。可用采用胀拉成形解决此问题。10max1llknk2max18.01冲压工艺与模具设计第五节大型覆盖件的成形大型覆盖件是指汽车、拖拉机等构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机、底盘和内部零件的薄金属板料制成的异形体零件。同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点，冲压成形的难度比较大。冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计一、成形特点大型覆盖件的成形多是胀形和拉深的复合成形。为了能有效地控制材料的流动，常采用拉深时增加工艺补充部分及在压料面上设置拉深肋等措施，因此将引起附加拉应力。成形的形状复杂，材料内部的应力、应变状态也很复杂，受力状态不易控制。厚向异性系数γ、硬化指数n和伸长率δ对覆盖件拉深的影响。冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（一）冲压工艺方向1）凸模能顺利进入凹模冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（一）冲压工艺方向2）凸模和坯料接触良好3）各部分材料的拉深深度尽量相同冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（二）压料面1）压料面应为平面、单曲面或曲率很小的双曲面2）压料面应保证凸模对毛坯有一定的拉深效应。3）确定压料面时，应考虑毛坯定位的稳定性、可靠、送料、取件方便。4）压料面应平滑光顺，有利于毛坯往凹模型腔内流动。冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（三）工艺补充设计增加工艺补充的目的：改善覆盖件的成形条件，通过工艺拉伸，能形成局部侧壁高度，使拉伸件各处拉深高度较为均匀，促使材料各处的变形均匀一致，方便覆盖件成形中的定位及后续修边、翻边等工序。1）工艺切口。冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（三）工艺补充设计2）切边3）建立零件的展开与压料面之间的工艺补充部分。冲压工艺与模具设计二、冲压工艺要点（四）拉深肋（槛）1）平衡材料均匀流动2）补偿变形阻力不足3）防止板料起皱4）拉深肋尽量靠近凹模圆角，增加材料的利用率布置拉深肋的原则冲压工艺与模具设计