鍛壓工藝學(xué)-成形及其新技術(shù)

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1、5成形及其新技術(shù)5.1脹形概念：對板料或管狀毛坯的局部施加壓力，使其變形區(qū)內(nèi)的材料，在雙向拉應(yīng)力的作用下，厚度變薄而表面積增大，以獲得需要的幾何形狀。平板毛坯脹形和管狀毛坯脹形兩種情況。圖5.1脹形件示例(a)平板毛坯脹形；(b)管狀毛坯脹形5.1.1平板毛坯脹形特點：當D／d<3，發(fā)生拉深變形，當D／d>3，發(fā)生脹形變形。脹形變形時，塑性變形僅局限于d區(qū)域材料。脹形時，材料一般不會發(fā)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。若變形量過大，嚴重變薄，會導(dǎo)致脹裂。極限變形程度：?p—平板脹形時許用變形程度，％；?—毛坯材料單向拉伸時的延伸率，％；L0，Ll—變形區(qū)材料前后線尺寸長度，mm。圖5

2、.2壓凸包成形(a)預(yù)成形；(b)最后成形表5.1加強筋的形式和尺寸平板脹形用剛性模具脹加強筋時，近似壓力公式：P=KLt?bP—變形力，N；K—因數(shù)，取0.7～1.0，視筋的寬度和深度而定，窄而深時取大值，寬而淺時取小值；L一加強筋周長，mm；t—板料厚度，mm；?b—材料抗拉強度，MPa。5.1.2管狀毛坯脹形概念：將空心工件或管狀毛坯局部部位的直徑向外擴張，使其成為曲面零件的工藝。機械脹形模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于脹形形狀復(fù)雜的零件。同時分塊凸模之間的滑動摩擦或間隙，使其很難得到正確的回轉(zhuǎn)體和精度較高的零件。軟模脹形：用橡膠、PVC塑料、石蠟、液體或氣體等作傳壓介質(zhì)

3、。特點：毛坯的變形比較均勻，容易保證零件的正確幾何形狀，也便于加工形狀復(fù)雜的空心零件。自然脹形：零件的成形主要靠管坯壁厚變薄和軸向自然收縮來完成。變形區(qū)材料主要承受徑向(母線方向)拉應(yīng)力?r和切向(圓周方向)拉應(yīng)力??的雙向拉應(yīng)力作用，發(fā)生切向拉應(yīng)變??，徑向拉應(yīng)變?r和厚向壓應(yīng)變?t。軸向壓縮脹形：在自然脹形的同時，又在管坯的軸向進行壓縮。軸向壓力達到一定程度后，可以改變徑向拉應(yīng)力為徑向壓應(yīng)力?r，徑向拉應(yīng)變也改變?yōu)閺较驂簯?yīng)變?r，有利于塑性變形的變化，延緩變形區(qū)材料的變薄，提高脹形極限變形程度。復(fù)合脹形：在軸向壓縮脹形的同時，再對脹形區(qū)施加徑向反壓力，實現(xiàn)內(nèi)壓一

4、軸壓一徑向反壓。圖5.5三通管脹形工藝(a)自然脹形；(b)軸向壓縮脹形；(c)復(fù)合脹形脹形時，凸肚最大處材料切向拉伸最嚴重，極限變形程度受此處材料許用延伸率的限制。以脹形因數(shù)K表示脹形變形程度：dmax-脹形后最大處的直徑；d0-毛坯原來的直徑。一般脹形的脹形因數(shù)K和毛坯材料許用延伸率[?]的關(guān)系為圖5.6脹形件前后尺寸關(guān)系管坯直徑脹形變形區(qū)管坯長度L—脹形變形區(qū)母線長度，mm；c—考慮切向伸長而引起高度縮小的影響因數(shù)，一般取c＝0.3～0.4；?—脹形變形區(qū)材料圓周方向最大延伸率；b—切邊余量。5.2翻邊作用：將工件的孔邊緣或外邊緣在模具的作用下翻成豎立的直邊。

5、圖5.7內(nèi)緣和外緣翻邊(a)內(nèi)緣翻邊；(b)外緣翻邊5.2.1內(nèi)緣翻邊1．內(nèi)緣翻邊的變形特點翻邊前毛坯孔徑為d0，翻邊變形區(qū)是內(nèi)徑為d0而外徑為D的環(huán)形部分。變形程度：極限翻邊因數(shù)：影響極限翻邊因數(shù)的因素：(1)材料的塑性(2)孔的邊緣狀況(3)材料的相對厚度(4)凸模的形狀式中m’—非圓孔翻邊時極限翻邊因數(shù)；m—圓孔極限翻邊因數(shù)；?—曲率部分中心角。上式適用于?≤180?。當?>180?時：非圓孔的翻邊：2.內(nèi)孔翻邊的工藝計算因為代入式上式，化簡后便可得到翻邊高度H的表達式，則有翻邊高度h：若以極限翻邊因數(shù)mmin代入上式，可求得翻邊的極限高度hmax為于是，拉深

6、高度h1為3．翻邊力的計算翻邊力一般不大。用普通圓柱形凸模翻邊時所需壓力，可按下面近似公式計算，即P=1.1?(D-d0)t?s式中D—翻邊后直徑(按厚度中心線直徑計算)，mm；d0—翻邊預(yù)沖孔直徑，mm；t—板料厚度，mm；?s—板料屈服極限，MPa。翻邊凸模的圓角半徑和凸凹模間隙對翻邊過程和翻邊力的大小的影響：（1）增大凸模圓角半徑，可大幅度地降低翻邊力。（2）采用球形凸模時，比用小圓角半徑凸模的翻邊力可降低50％左右。（3）適當增大凸凹模之間的間隙，也可以降低翻邊力。4.翻邊模設(shè)計凸、凹模間隙大，對翻邊變形有利。當孔邊垂直度無要求時，間隙值可以盡量取大些，孔邊

7、垂直度要求較高，間隙值可略小于材料原始厚度t。其單邊間隙z一般取為z=0.85t。翻邊后豎邊材料自然變薄情況：式中—翻邊后豎邊端部厚度；t—板料厚度；d0—預(yù)沖孔孔徑；D—翻邊后直徑；m—翻邊因數(shù)。5．變薄翻邊概念：采用減小模具凸、凹模之間的間隙，強迫材料變薄的方法。變形程度可以用變薄因數(shù)K表示：式中t1—變薄翻邊后工件豎邊的厚度，mm；t—變薄翻邊前材料的原始厚度，mm。一次變薄翻邊的變薄因數(shù)可取K＝0.4～0.5。圖5.14變薄翻邊示例(a)變薄翻邊零件；(b)變薄翻邊凸模5.2.2外緣翻邊外曲翻邊的變形程度E外內(nèi)曲翻邊的變形程度E內(nèi)5.2.3翻管工藝主要工