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1、第6章 成形工艺与模具设计 6.1 6.1 翻孔翻孔 6.2 6.2 翻边翻边 6.3 6.3 缩口缩口 6.4 6.4 胀形胀形 6.5 6.5 压筋、压凸包与压印压筋、压凸包与压印 第第6 6章章 成形工艺与模具设计成形工艺与模具设计 能力要求能力要求 熟悉翻孔、翻边、胀形、缩口、压筋、熟悉翻孔、翻边、胀形、缩口、压筋、 压凸包、压印等冲压工艺的应用。压凸包、压印等冲压工艺的应用。 2016/5/21 3 实物图片 实物图片实物图片 2016/5/21 5 实物图片实物图片 2016/5/21 6 6.1 翻孔翻孔 翻孔翻孔是利用模具使制件的孔边缘翻起呈竖立或一定角度直边是利用模具使制件的
2、孔边缘翻起呈竖立或一定角度直边 的冲压加工方法。的冲压加工方法。 翻孔类型： 2016/5/21 8 根据所用毛坯及所翻孔边缘的形状不同，有在平板上进行的翻孔根据所用毛坯及所翻孔边缘的形状不同，有在平板上进行的翻孔 ，也有在曲面上进行的翻孔，如管坯上的翻孔；可翻圆孔，也可，也有在曲面上进行的翻孔，如管坯上的翻孔；可翻圆孔，也可 翻非圆孔。翻非圆孔。 6.1.1 翻圆孔翻圆孔 1.1.翻圆孔的变形特点翻圆孔的变形特点 2016/5/21 9 ()()2sin020rrrr rddRdR dRddRdRdR1.1S(1) (2) 1.1(1)1.1rssr R翻圆孔的变形特点: : 变形是局部的，
3、主要发生在位于凸模底部的（变形是局部的，主要发生在位于凸模底部的（d d1 1- -d d0 0）的环形）的环形 部分，该区是翻圆孔的变形区。部分，该区是翻圆孔的变形区。 变形区材料沿切向和径向受拉，产生切向和径向均伸长、厚变形区材料沿切向和径向受拉，产生切向和径向均伸长、厚 度减薄的变形。度减薄的变形。 变形区变形不均匀，径向伸长不明显，切向变形较大，且愈变形区变形不均匀，径向伸长不明显，切向变形较大，且愈 到口部伸长愈多，口部减薄最为严重。到口部伸长愈多，口部减薄最为严重。 2016/5/21 10 成形极限用翻成形极限用翻 孔系数孔系数K K表示：表示： 0mdKD极限翻孔系数极限翻孔系
4、数 minK影响极限翻孔系数影响极限翻孔系数 的因素：的因素： 材料性能材料性能 预冲孔质量预冲孔质量 凸模形状凸模形状 预冲孔径与板厚比值预冲孔径与板厚比值 2.翻圆孔的成形极限翻圆孔的成形极限 2016/5/21 11 /, , ,sbn 3.翻圆孔的工艺设计翻圆孔的工艺设计 （1）翻圆孔件的工艺性）翻圆孔件的工艺性 翻孔后的竖边与凸缘之间的圆角半径应满足：翻孔后的竖边与凸缘之间的圆角半径应满足： 材料厚度材料厚度t2mm，r=（24）t； 材料厚度材料厚度t2mm，r=（12）t； 若不能满足上述要求，则在翻孔后需要增加整形工序以整出若不能满足上述要求，则在翻孔后需要增加整形工序以整出
5、需要的圆角半径。需要的圆角半径。 翻孔后竖边口部减薄最为严重，最薄处的厚度为：翻孔后竖边口部减薄最为严重，最薄处的厚度为： 端部切向应变： 0lnmD d端部为单向拉伸应力状态 端部厚向应变： 01ln2tt t mDdtt/00端部厚度： （2 2）翻圆孔的工序安排 通常在翻孔前需要预冲出翻孔用的圆孔，再根据翻孔件通常在翻孔前需要预冲出翻孔用的圆孔，再根据翻孔件的翻孔高度及翻孔系数确定能否一次翻成，进而确定翻孔的翻孔高度及翻孔系数确定能否一次翻成，进而确定翻孔件的成形方法。件的成形方法。 2016/5/21 13 1）确定预冲孔的直径）确定预冲孔的直径 2）核算翻孔高度，判定是否可以一次翻孔
6、成功）核算翻孔高度，判定是否可以一次翻孔成功 3）确定翻孔次数）确定翻孔次数 当翻孔高度当翻孔高度HHmax时，时， 可以一次翻出。可以一次翻出。 （3）平板翻孔的工艺计算 2016/5/21 14 （4）先拉深后冲底孔再翻孔的工艺计算）先拉深后冲底孔再翻孔的工艺计算 1）计算预拉深后翻孔所能达到的高度）计算预拉深后翻孔所能达到的高度h为：为： 2）计算翻孔前预冲孔直径和拉深高度：）计算翻孔前预冲孔直径和拉深高度： 3）拉深工艺计算）拉深工艺计算 （5 5）翻孔力的计算）翻孔力的计算 用圆柱形平底凸模翻孔时，用圆柱形平底凸模翻孔时， 可按下式计算：可按下式计算： 用锥形或球形凸模翻孔的用锥形或
7、球形凸模翻孔的 力略小于上式计算值力略小于上式计算值 4. 翻圆孔模翻圆孔模 （1 1）翻圆孔模的结构）翻圆孔模的结构 正装翻孔模正装翻孔模 倒装翻孔模倒装翻孔模 2016/5/21 18 落料、拉深、冲落料、拉深、冲 孔、翻孔复合模孔、翻孔复合模 2016/5/21 19 （2 2）翻孔模工作部分的结构及尺寸设计 2016/5/21 20 1 1）翻圆孔凸模的结构及尺寸）翻圆孔凸模的结构及尺寸 2 2）翻孔凸、凹模之间的间隙）翻孔凸、凹模之间的间隙C C 6.1.2 翻非圆孔翻非圆孔 2016/5/21 21 工艺计算复杂工艺计算复杂 6.2 6.2 翻边翻边 2016/5/21 22 翻边
8、翻边是指利用模具使制件的边缘翻起呈竖立或一定角度直边的是指利用模具使制件的边缘翻起呈竖立或一定角度直边的 冲压加工方法。冲压加工方法。 根据所翻外缘的形状不同有：根据所翻外缘的形状不同有： 外缘的内曲翻边外缘的内曲翻边 外缘的外曲翻边。外缘的外曲翻边。 弯曲与翻边弯曲与翻边 的关系？的关系？ 变形情况近似于翻圆孔，属于伸长类变形，变形区主要是变形情况近似于翻圆孔，属于伸长类变形，变形区主要是切向受拉，边缘处变形最大，容易开裂。切向受拉，边缘处变形最大，容易开裂。 其变形程度为：其变形程度为： 2016/5/21 23 6.2.1 外缘的内曲翻边 6.2.2 外缘的外曲翻边外缘的外曲翻边 外缘的
9、外曲翻边变形类似于浅拉深，属于压缩类变形， 坯料变形区在切向压应力作用下主要产生压缩变形， 容易失稳起皱。 其变形程度可表示为： 2016/5/21 24 6.2.3 外缘翻边方法外缘翻边方法 毛坯尺寸的计算方法毛坯尺寸的计算方法 模具结构：钢模或软模模具结构：钢模或软模 需要控制回弹需要控制回弹 对于有不同方向的竖边要求，应采用分段翻边的方法对于有不同方向的竖边要求，应采用分段翻边的方法 2016/5/21 25 翻孔、翻边与整形复合 2016/5/21 26 扩展阅读：变薄翻边扩展阅读：变薄翻边 变薄翻孔或翻边是指采用较小的模具间隙迫使竖边厚度变 薄、高度增加的一种变形工艺。 6.3 缩口
10、缩口 缩口是利用模具将空心或管状制件端部的径向尺寸缩小的 一种冲压加工方法。 6.3.1 缩口变形特点缩口变形特点 1.1.缩口变形特点缩口变形特点 2016/5/21 29 A区已经经过塑性变形的 不变形区 C区等待变形的不变形区 B区正在变形的变形区 防止失稳起皱是缩口工艺防止失稳起皱是缩口工艺 要解决的主要问题要解决的主要问题 2 2缩口成形极限 2016/5/21 30 缩口系数：缩口系数：m=d/D 缩口变形程度用缩口后的口部直径与缩口前的 毛坯直径之比来表示 。 在保证缩口件不失稳的前提 下得到的缩口系数的最小值 称为极限缩口系数m。 m与材料的塑性、厚度、模 具的支撑结构等方面因
11、素有 关。 不同支承方法的缩口模不同支承方法的缩口模 无支承无支承 外支承外支承 内外支承内外支承 6.3.2 缩口工艺设计缩口工艺设计 1.1.坯料尺寸确定坯料尺寸确定 缩口件毛坯尺寸确定参见表缩口件毛坯尺寸确定参见表6 6- -4.4. 2.2.缩口次数确定缩口次数确定 当实际缩口系数当实际缩口系数mm小于极限缩口系数小于极限缩口系数mm时，不能一次缩口，时，不能一次缩口， 缩口次数可通过计算得到：缩口次数可通过计算得到： 2016/5/21 32 3. 3. 缩口工艺力的计算 2016/5/21 33 无支撑缩口时，缩口力为： )()4 . 34 . 2(dDtPb6.3.3 缩口模结构
12、缩口模结构 无支撑缩口模无支撑缩口模 2016/5/21 34 带外支撑的缩口模 2016/5/21 35 6.4 胀形胀形 胀形是利用模具使空心制件内部在双向拉应力的作用下 产生塑性变形，以获得凸肚形制件的一种冲压加工方法 6.4.1 胀形变形特点（两种情况）胀形变形特点（两种情况） 变形区几乎是整个毛坯或开口端部，毛坯的开口端产生收缩变变形区几乎是整个毛坯或开口端部，毛坯的开口端产生收缩变形，故变形区的变形是沿圆周方向伸长、轴向压缩、厚度变薄形，故变形区的变形是沿圆周方向伸长、轴向压缩、厚度变薄的变形状态。的变形状态。 变形区仅局限在毛坯中间变形区仅局限在毛坯中间 待胀形的部位，变形区主待
13、胀形的部位，变形区主 要产生沿圆周方向的伸长要产生沿圆周方向的伸长 变形和厚度方向的变薄变形和厚度方向的变薄 2016/5/21 37 胀形属伸长类成形工艺，胀形属伸长类成形工艺， 防止胀破是胀形工艺要防止胀破是胀形工艺要 解决的关键问题解决的关键问题 6.4.2 胀形成形极限胀形成形极限 胀形的变形程度以胀形后得到的凸肚的最大直径与胀形前胀形的变形程度以胀形后得到的凸肚的最大直径与胀形前毛坯的直径之比来表示毛坯的直径之比来表示 ，即胀形系数：，即胀形系数： 2016/5/21 38 胀形系数值越大，表示胀形变形程度越大。 6.4.3 胀形工艺设计胀形工艺设计 1.1.胀形毛坯的确定胀形毛坯的
14、确定 2016/5/21 39 胀形时，轴向允许自由变形时的毛坯长度: 2. 2. 胀形力的计算 2016/5/21 40 zbz胀形变形区的真实应力，近似估算时取 6.4.4 胀形方法及胀形模具结构胀形方法及胀形模具结构 可以采用钢模，也可以采用软模，软模应用较多可以采用钢模，也可以采用软模，软模应用较多。 软模介质可以是橡胶、石蜡、软模介质可以是橡胶、石蜡、PVCPVC塑料、高压液体和高压塑料、高压液体和高压 气体等。气体等。 2016/5/21 41 橡胶凸模胀形模具 2016/5/21 42 高压液体凸模胀形 2016/5/21 43 三通管接头的液压胀形 2016/5/21 44 6
15、.5 压筋、压凸包与压印压筋、压凸包与压印 6.5.1 压筋、压凸包压筋、压凸包 2016/5/21 45 压筋和压凸包是指利用模具在制件上压出凸包或筋（加强筋）的冲压加工方法 压筋、压凸包成形特点 2016/5/21 46 变形区是局部的 变形区双向受拉，厚度减薄，属伸长类成形， 主要破坏形式拉破 胀形件的质量好 1. 压筋压筋 压筋的成形极限可以用压筋前后变形区的长度改变量来表示 2016/5/21 47 2. 2. 压凸包 压凸包的成形极限可以用凸包的高度压凸包的成形极限可以用凸包的高度h表示表示 2016/5/21 48 6.5.2 压印压印 2016/5/21 49 压印是指利用模具在制件上压出各种花纹、文字和商标 等印记的冲压加工方法。 压印的变形特点与压凸包或压筋相同，也是通过变形区 材料厚度减薄表面积增大的变形方式获得所需形状。 End!
