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1、第五章胀形工艺与模具设计?胀形：在模具的作用下，迫使毛坯厚度减薄和表面积增大，以获取零件几 何形状的冲压加工方法。?胀形方法主要用于：1 .平板毛坯的局部成形（如压凸起、加强肋、花纹图案及标记）2 .圆柱形空心毛坯的扩径3 .整体张拉成形1、平板毛坯的局部胀形?用刚性凸模冲压平板毛坯，当毛坯外形尺寸 D大于3d时，凸缘部分不能产 生切向收缩，变形只发生在与凸模接触的区域内，此时即为平板毛坯的局 部胀形。D3dd/D0.333局部胀形可以压制加强筋、凸包、花纹图 案及标记等。在坯料边缘局部胀形时（图b、d ）由于边缘材料要收缩，因此应预先留出切边余 量，成形再切除。经过起伏成形后的冲压件，由于零
2、件惯性矩的改变和材料加工硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度2、圆柱空心毛坯的胀形?可获得形状复杂的空心曲面零件?常采用刚模胀形、固体软模胀形或液（气）压胀形刚模胀形:为获得零件所要求的形状，可采用分瓣式 凸模结构，生产中常采用812模瓣。半锥 角一般选用8。10。12或15ab# / 9向应力和应变1凹模拉簧4-锥形芯块固体软模胀形:凸模可采用橡胶、聚氨脂或PVC等材料，软凸模的压缩量一般控制在10%35%之间。钢质凹模可做成整体式或可分式两种形式。液压胀形：在无摩擦状态下成形，极少出现不均匀变形?直接加液压的胀形方法（图a）?图b是橡皮囊充液胀形，具优点是密封较易解决，且生产率高 加轴向压
3、缩的液体胀形1上模 2轴头 3下模 4管坯液压胀形适用于表面质量和精度要求较高的复杂形状零件。3、张拉成形（一）特点及模具形式?汽车覆盖件和飞机蒙皮等一些底部曲率半径很大的零 件，冲压时底部材料的胀形 变形程度不大，成形的主要 问题已不是破裂，而是贴模 不良或形状冻结性不好，工 件出模后出现较大的形状误 差。为解决此类问题，可采 用张拉成形（拉形）。如图，毛还两端被夹入钳口中，凸模向上移动,使毛坯与模具逐渐贴合，终了时再对毛坯作少量补拉。采用拉形，一方面可以增大材料变形程度，另一方面能够减小甚至消除弯曲时材 料内部的压应力成分，从而达到减小零件回弹、增强零件刚度的目的。第一节胀形变形分析一、变
4、形特点?图是球头凸模胀形平板毛坯示意图，称为局部胀形、局部成形或起伏。?变形区局限于毛坯的固定部位。强用变酷势折黑将时时亮写上b）#JEy明三力和立费?在凸模力作用下，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，材料在变形区内、外部之间不发生流动，成形面积的扩大主要靠厚 度变薄获得，胀形时毛坯厚度变薄。?在双向拉应力条件下卸载后回弹很小，毛坯贴模性与定形性较好，易得到 尺寸精度较高的零件。?变形区无压应力，不会起皱，零件表面光滑、质量好，所以曲率小的曲面 零件通常采用胀形或带有胀形成分的拉深成形。为提高零件形状刚度和精度，冲压后常用胀形方法进行校形。二、成形极限?胀形时变形区材料受
5、双拉，平均应力数值较大，其主要工艺问题是破裂（材 料拉伸失稳后因强度不足而引起的破裂），所以胀形的成形极限以零件是否 发生破裂来判断。?不同的胀形方法，成形极限的表示方法亦不相同。?局部胀形时常用极限胀形高度 hmax表示成形极限；?对于其他胀形方法，成形极限可分别用许用断面变形程度K1max （压筋）、极限胀形系数n （圆柱形空心毛坯胀形）以及极限张拉系数等表达。p第二节胀形工艺与模具在设计厂品和制订工艺时需考虑?胀形件的形状应尽可能简单、对称。?轴对称胀形件的工艺性最好，非轴对称胀形件应避免急剧的轮廓变化。?胀形部分要避免过大的高径比h/d或高宽比h/b。?当有过大的h/d或h/b时，需增
6、加预成形工序，通过预先聚料来防止破裂。深度较大日勺局部胀形法1b）最后成形出营修静比3 / 9?胀形区过渡部分圆角不能太小，否则该处容易严重减薄而引起破裂。 I对胀形件壁厚均匀性不能要求过工Z匚高胀形变形区各点应力应变门状态不同，材料减薄也不一样。如在极限变形情况下，空心管黑法7局部耗将区的道度第第件胀形时最大减薄可达0.3t0以良一Q (1-2) 4卜八7.力上一、平板毛坯的局部胀形(一)压加强肋常用的加强肋形式和尺寸见表5-1。加强肋能够一次成形的条件p -一l0 (0.700.75)10式中1o成形前的原始长度；1成形后加强肋的曲线轮廓长度； 材料伸长率。如果计算结果不满足上述条件，则应
7、增加工序深度较大的局部胀形法a)预成形 b)最后成形?压加强肋的变形力：F KLt b冲压力可按下列经验公式计算F KAt2式中 F变形力;K 系数；L加强助周长;t毛坯厚度；b材料强度极限。压肋模的结构如图。?凸模上部宽度bl?凸模高度hp , 凸、凹模圆角半径rp、rd 二零件标注尺寸；?凹模深度hd hp (0.5 2)(二)压凸包 压凸包时，凸包高度受到材料性能参数、模具几何形状及润滑条件的影响, 一般不能太大。式中K 系数，刚 200300N/mm2 ;A局部胀形面积；+板材厚度。二、圆柱空心毛坯的胀形 i.胀形变形程度的计算圆柱空心毛坯胀形时，材料主要受切向伸长变形，因此胀形变形程
8、度可用Kp dmax/g。5 / 9下式表示d0式中圆柱空心毛坯原始直径;d胀形后零件的最大直径。dmax?极限胀形系数和材料切向许用伸长率的关系（dm,、 d。）/ d0 Kp 1?金属材料的极限胀形系数和切向许用伸长率如表衰.1随题承做融切肉骨甩抬军tK船伯M*MS c皿nJ小融X卷条MR#位尚R.n仲氏率恪？* LF=J-M4.D:，稣Ll JL*1-u1初iflSf畸碍 U. LI储1.我un氏Liin1,蔚a. 协之1.招的乂1心；MiLtiJI1. 2 ft*1-於（fcl口1?I*L Jt0F5-3。dmaxd0d对毛坯施加径向压力的同时附加轴向压力，则极限胀形系数可大于表5-3
9、中的数值，这时切向许用伸长率也可提高 10%以上2.胀形毛坯的尺寸计算?参考图5-15 ,胀形件的毛坯直径可取d0dmaxK?当两端不固定时，毛坯长度取LoL10.3 0.4式中L零件变形区母线长度;变形区切向最大伸长率；h 修边余量。3.胀形力的计算?如图5-16,刚模胀形的凸模由? n个模瓣组成。胀形力?计算可参考有关经验公式。?软凸模胀形（包括液压胀形）?所需单位压力，可分下面两种情况计算。#-第一种情况，两端不固定, -允许毛坯轴向自由收缩；F Ap A；。- b dmax4.胀形模设计举例1 .工艺分析该工件侧壁属空心毛坯胀形,底部属起伏成形，具有代表性2 .工艺计算1）底部压凹坑的
10、计算3平耐胃压凸也时的成H沿翱峭，* |IgO. 13坯7尺寸”9M J. fl y *# / 9Hmax n*, 11 fla 112- as it j-nHri i* aiw ,i*-rrn 1#ir- m tM5 1.7 %、张拉成形拉形原则上只用凸模，并且受力也小。设计时应注意使凸模宽度比零件最大宽度大 15mm以上，凸模圆角半径rp 8t0 （t0为毛坏厚度），凸模高度与零件尺寸、形状及凸模材料有关，一般 不应小于300 mm。（二）变形程度计算若在张拉成形件上取出 ab 一段狭条（图5-17）,此条带在张拉时被伸长,用张拉系数 Ki表示其变形程度，则有Kil maxlo?式中1 l
11、- 1lo材料的平均伸长率。K1越大，张拉变形程度也越大?生产中允许使用的极限张拉系数l2 l3)K1max 1 0.8 e 2n材料的硬化指数n 伸长率 包角摩擦系数（表5-4中的数值适合退火状态下的铝合金 LYl2和LC4。当零件的张拉系数 时，应增加过渡模，进行二次张拉成形。（三）毛坯尺寸计算?如图5-19所示，毛坯长度L按下式计算L l02（ l1lo 零件的展开长度；l1l修边余量；2凸模与钳口间的过渡区长度;l3夹持长度。bbi 829l4?毛坯宽度b按下式计算式中bl 零件的展开宽度;14（四）张拉力的计算由于张拉成形时应力分布不均，故准确计算张拉力比较困难 拉力不能超过拉断毛坯所需力的观点，用下式作简单估算修边余量。般可以用张式中 AF 0.9 bA钳口夹紧材料的断面积。凸模力为F1 2Fcos 2
