第五章其它成型工艺模具

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1、第五章 其它成型工艺 与模具设计,【知识目标】 1.了解翻边、缩口、旋压、胀形、整形等的冲压成形原理； 2.掌握翻边工艺与模具设计要领； 3. 掌握缩口工艺与模具设计要领； 4. 掌握旋压工艺与模具设计要领； 5. 掌握胀形工艺与模具设计要领； 6. 掌握整形工艺与模具设计要领。 【技能目标】 1.能进行翻边工艺与模具设计； 2.能进行缩口工艺与模具设计； 3.能进行旋压工艺与模具设计； 4.能进行胀形工艺与模具设计； 5.能进行整形工艺与模具设计； 6.能进行翻边工艺与模具设计；,第五章 其它成形工艺与模具设计,【素质目标】 1.具备必须且够用的关于翻边、缩口、旋压、胀形、整形等的基本知识；

2、 2. 具有良好的从事冷冲压模具设计与制造的职业道德和操守；3.养成严谨的工作作风和吃苦耐劳的工作精神； 4.能够将学到的关于其它冲压工艺与模具设计知识很好地与工作实际相结合，做到学以致用、融会贯通； 5.具备继续学习和创新设计的能力； 6.具有良好的团队协作精神。,第五章 其它成形工艺与模具设计,第五章 其它成形工艺与模具设计,内容简介：,学习目的与要求： 1 了解胀形、翻边、缩口、校形等工序的变形特点； 2 了解胀形模、翻边模、缩口模、校形模的结构特点。,重点： 胀形、翻边工序的变形特点、工艺计算和模具结构特点。 难点： 翻边工序的变形特点、工艺计算。,在掌握冲裁、弯曲、拉深成形工艺与模具

3、设计的基础之上，本章介绍其它成形工艺特点和模具结构特点。涉及胀形、翻边、缩口、校形等成形工序的变形特点、工艺与模具设计特点。,第一节 概述,在冲压生产中，通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序，统称为其它冲压成形工序。 应用这些工序可以加工许多复杂零件。,伸长类成形： 如胀形和圆内孔翻孔，成形极限主要 受变形区过大拉应力而破裂的限制； 压缩类成形： 如缩口和外缘翻凸边，成形极限主要受变形区过大压应力而失稳起皱的限制。,第五章 其它成形工艺与模具设计,第一节 翻边工艺与模具设计,翻边： 在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。,1圆孔翻边 （）圆孔翻边的变形

4、特点与变形程度,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、内孔翻边,变形程度,极限翻边系数,见表5.3.1,翻边后竖边边缘的厚度，可按下式估算：,1圆孔翻边（续）,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、内孔翻边（续）,（）翻边的工艺计算,1）平板坯料翻边的工艺计算,预冲孔直径d,竖边高度H,或,极限高度,第一节 翻边工艺与模具设计,1圆孔翻边（续）,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、内孔翻边（续）,（）翻边的工艺计算（续）,2）先拉深后冲底孔再翻边的工艺计算,先拉深后翻边的高度h,预制孔直径,或,翻边的极限高度,拉深高度,第一节 翻边工艺与模具设计,1圆孔翻边（续）,第五章 其它成形工艺与模具设计,

5、一、内孔翻边（续）,（）翻边力的计算,用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算：,用锥形或球形凸模翻边的力略小于上式计算值,第一节 翻边工艺与模具设计,1圆孔翻边（续）,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、内孔翻边（续）,（）翻边模工作部分的设计,翻边凹模圆角半径可取该值等于零件的圆角半径；,翻边凸模圆角半径应尽量取大些，以便有利于翻边变形。,凸、凹模单边间隙/2（0.750.85）,圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸,第一节 翻边工艺与模具设计,2非圆孔翻边,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、内孔翻边（续）,变形区分类,非圆孔翻边系数,非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角大小，查表5.3.2

6、,（一般指小圆弧部分的翻边系数）可,小于圆孔翻边系数,第一节 翻边工艺与模具设计,第一节 翻边工艺与模具设计,伸长类翻边,1.伸长类翻边,第五章 其它成形工艺与模具设计,二、外缘翻边,变形程度,应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必要的修正,按变形的性质分,压缩类翻边,）伸长类平面翻边 ）伸长类曲面翻边,第一节 翻边工艺与模具设计,1.伸长类翻边,第五章 其它成形工艺与模具设计,二、外缘翻边（续）,伸长类曲面翻边：,采用较强的压料装置,凸模的曲面形状应修正,冲压方向的选取,）伸长类平面翻边）伸长类曲面翻边,第一节 翻边工艺与模具设计,2.压缩类翻边,第五章 其它成形工艺与模具设计,二、外缘翻边（续）

7、,变形程度,也要采用防皱的压料装置,凹模的曲面形状应修正,冲压方向的选取原则与伸长类曲面翻边时相同,也需修正坯料的展开形状,压缩类平面翻边：,压缩类曲面翻边：,）压缩类平面翻边）压缩类曲面翻边,第一节 翻边工艺与模具设计,变薄翻边对生产竖边较高的零件，既可提高生产率,又能节约材料 （如阶梯凸模变薄翻边）。,变薄系数,第五章 其它成形工艺与模具设计,三、变薄翻边,竖边的高度应按体积不变定律进行计算。,冲制以下的小螺孔,第一节 翻边工艺与模具设计,内孔翻边模,内、外缘同时翻边的模具,第五章 其它成形工艺与模具设计,四、翻边模结构,落料、拉深、冲孔、翻边复合模,第一节 翻边工艺与模具设计,如图5.1

8、.2.1所示的零件，材料08钢，厚度1mm，精度等级为IT13级，试进行翻边工艺分析并设计翻边模具。,第五章 其它成形工艺与模具设计,五、项目设计任务：翻边件工艺与模具设计,第一节 翻边工艺与模具设计,图5.1.11所示的零件，是典型的内孔翻边件。设计者需要首先读懂产品图，在此基础上，先对该件的翻边工艺性进行分析，主要从翻边变形程度、翻边底孔尺寸计算、翻边的直边高度计算、翻边力的计算等方面进行分析计算。在完成工艺性分析的基础上，可着手进行模具结构设计。,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务分析,第一节 翻边工艺与模具设计,1、分组实施项目设计 （1） 在掌握了本章5.1.1：“必备知识点”

9、后，下面开始具体开展项目任务设计。可根据班级人数的多少，将学生分成若干小组，建议每组人数5人左右。 （2） 每组的任务按照第5.1.2 “项目任务”中给出的图5.1.2.1所示的零件进行翻边工艺与模具设计。为了防止各组间相互抄袭，每组的尺寸应各不相同。,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务实施,第一节 翻边工艺与模具设计,（3） 项目设计内容 进行翻边变形程度计算 主要是计算翻边系数K，翻边系数K=，算出翻边系数K后，查表5.1.1，得出极限翻边系数Kmin，将其与算出的翻边系数K进行比较，若K大于Kmin，则可以一次翻边完成，否则，需考虑分多次翻边，且需注意：分多次翻边时，应在每两次工序

10、间安排退火工序。 进行翻边后竖边边缘的厚度计算 翻边后竖边边缘的厚度可按下式计算： t=t=t 式中： t翻边后竖边边缘厚度； T板料坯料的原始厚度； K翻边系数。,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务实施（续）,第一节 翻边工艺与模具设计,进行翻边底孔直径计算 翻边底孔直径d可按下式计算： d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中符号表示于图5.1.2.2,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务实施（续）,图5.1.22 平板坯料翻边尺寸计算,第一节 翻边工艺与模具设计,进行翻边力的计算 采用圆柱形平底凸模翻边时，翻边力可按下式计算： F= 1.1(Dd)ts 式中：D翻边后直径

11、； d坯料预制孔直径； t材料厚度； s材料屈服点。,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务实施（续）,第一节 翻边工艺与模具设计,翻边模工作部分的设计 翻边凹模圆角半径一般对翻边成形影响不大，可取该值等于零件的圆角半径。翻边凸模圆角半径应尽量取大一些，以便有利于翻边变形。图5.1.2.3是几种常用的圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸，图5.1.2.3a5.1.2.3c所示为较大孔的翻边凸模，从利于翻边变形看，以抛物线形凸模（图c）最好，球形凸模（图b）次之，平底凸模再次之；而从凸模的加工难易看则相反。图5.1.2.3d5.1.2.3e所示的凸模端部带有较长的引导部分，图5.1.2.3d用于圆孔直

12、径为10mm以上的翻边，图5.1.2.3e用于圆孔直径为10mm以下的翻边，图5.1.2.3f用于无预孔的不精确翻边。当翻边模采用压料圈时，则不需要凸模肩部。 由于翻边后材料要变薄u，为保证竖边的尺寸和精度，凸、凹模间隙可小于材料原始厚度t，一般可取单边间隙Z/2为： Z/2=（0.750.85）t 式中：系数0.75用于拉深后孔的翻边，系数0.85用于平坯料孔的翻边。,第五章 其它成形工艺与模具设计,六、任务实施（续）,第一节 翻边工艺与模具设计,翻边模结构设计 翻边模的结构设计可参照冲裁模的结构形式；至于模具零部件设计，除工作零件（即凸、凹模）外，其余亦与冲裁模基本相同。,第五章 其它成形

13、工艺与模具设计,六、任务实施（续）,第一节 翻边工艺与模具设计,本课程在开展项目设计时，建议安排学生主要利用课余时间进行，否则，课程课时数会大幅增加。因之，学生在设计过程中，指导老师应利用手机或网络，随时保持与学生的联系，对学生在设计过程中遇到的问题进行指导与答疑。,第五章 其它成形工艺与模具设计,七、指导与答疑,第一节 翻边工艺与模具设计,在约定的项目设计完成日期后，老师应及时组织学生进行项目设计汇报与点评。 项目设计汇报与点评非常重要，尤其是点评，更为关键，由于学生是初学设计，错误与问题在所难免，老师应针对学生汇报中存在的设计错误，及时进行点评，这一过程可以请全体学生共同参与，达到形成师生

14、互动、活跃学生思维和激活课题气氛的效果，让全体学生明白错在何处，如何加以改正。,第五章 其它成形工艺与模具设计,八、项目设计汇报与点评,第一节 翻边工艺与模具设计,学生的项目设计经汇报点评后，要求他们再进行修改设计后上交项目设计成果，老师收齐后，按下表5.1.3进行评分。,第五章 其它成形工艺与模具设计,九、任务考核标准,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,当坯料外径与成形直径的比值/时，其成形完全依赖于直径为的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。,胀形的变形区（下一页）,第五章 其它成形工艺与模具设计,一、胀形的变形特点,第五章 其它成形工艺与模具设计,胀形变形区,第二节 胀形和缩口

15、工艺与模具设计,起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。,1压加强筋,第五章 其它成形工艺与模具设计,二、平板坯料的起伏成形,简单的起伏成形零件，其极限变形程度可按下式近似确定（l、l0）：,若零件的加强筋超过极限变形程度时，可以采用多次成形的方法,压制加强筋所需的冲压力，可用下式近似计算：,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,空心坯料的胀形:,1.胀形方法,第五章 其它成形工艺与模具设计,三、空心坯料的胀形,刚性模具胀形,软模胀形,轴向压缩和高压液体联合作用的胀形,俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波

16、纹管等。,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,第五章 其它成形工艺与模具设计,三、空心坯料的胀形,2.胀形的变形程度,常用胀形系数表示,和坯料伸长率,的关系为,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,第五章 其它成形工艺与模具设计,三、空心坯料的胀形,3.胀形的坯料尺寸计算,坯料直径,坯料长度,式中,变形区母线长度；,坯料切向拉伸的伸长率； 切边余量，一般取1020。,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,第五章 其它成形工艺与模具设计,三、空心坯料的胀形,4.胀形力的计算,胀形时，所需的胀形力可按下式计算：,胀形单位面积压力可用下式计算：,胀形变形区实际应力，近似估算时取,式中,（材料的抗拉强度）,第二节 胀形和缩口工艺与模具设计,四、缩口工艺与模具设计 ：,坯料变形区受两向压应力的作用,第五章 其它成形工艺与模具设计,1、缩口变形特点及变形程度,缩口的变形程度用缩口系数表示,将管坯或预先拉深好的