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1、项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计任务引入任务引入冲压的成形工艺方法有很多，除弯曲、拉深成形工艺外，还冲压的成形工艺方法有很多，除弯曲、拉深成形工艺外，还有胀形、翻边、缩口、校形等成形工艺方法。下面将通过气有胀形、翻边、缩口、校形等成形工艺方法。下面将通过气瓶的成形模设计来逐步讲解胀形、翻边、缩口、校形的变形瓶的成形模设计来逐步讲解胀形、翻边、缩口、校形的变形特点。特点。相关知识相关知识一、胀形一、胀形胀形是利用模具迫使板料厚度减薄和表面积增大，以获取零胀形是利用模具迫使板料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。件几何形状的冲压加工方法。冲压生产中的起伏成形、圆柱
2、形空心毛坯的凸胀成形、波纹冲压生产中的起伏成形、圆柱形空心毛坯的凸胀成形、波纹管的成形等均属于胀形成形方式。管的成形等均属于胀形成形方式。下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计汽车覆盖件等形状复杂的零件成形也常常包含胀形成分。汽车覆盖件等形状复杂的零件成形也常常包含胀形成分。(一一)平板的胀形平板的胀形在平板毛坯上进行胀形加工的通俗名称很多，如压窝、压加在平板毛坯上进行胀形加工的通俗名称很多，如压窝、压加强筋、打包、凸起以及起伏成形等，但其变形力学特点是相强筋、打包、凸起以及起伏成形等，但其变形力学特点是相同的，同属于胀形。同的，同属于胀形。1.胀形的变形特点胀形的变形特点如
3、如图图5-1所示为在平板毛坯的局部压窝坑的胀形模，在结构所示为在平板毛坯的局部压窝坑的胀形模，在结构上可与首次拉深模完全相同，但变形特点却完全不同，当毛上可与首次拉深模完全相同，但变形特点却完全不同，当毛坯直径坯直径D超过工件直径超过工件直径d3倍以上时，成形时凹模口部以外的倍以上时，成形时凹模口部以外的凸缘区材料已无法流入凹模内，即拉深变形已不可能，塑性凸缘区材料已无法流入凹模内，即拉深变形已不可能，塑性变形只局限于凹模口部以内的部分材料范围之内，变形只局限于凹模口部以内的部分材料范围之内，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计这就是胀形。这就是胀形。胀形变形是依靠
4、变形区部分板料厚度变簿、表面积增大来实胀形变形是依靠变形区部分板料厚度变簿、表面积增大来实现的。胀形时变形区内的材料不可能向变形区外转移，通常现的。胀形时变形区内的材料不可能向变形区外转移，通常变形区外的材料也不向变形区内补充。变形区外的材料也不向变形区内补充。胀形时变形区的应力状态为双向受拉应力，即径向应力胀形时变形区的应力状态为双向受拉应力，即径向应力r和和切向应力切向应力均为拉应力，而板厚方向应力可视为零。变形区均为拉应力，而板厚方向应力可视为零。变形区的应变状态为双向受拉伸、一向受压缩，即径向应变的应变状态为双向受拉伸、一向受压缩，即径向应变r和切和切向应变向应变。均为拉应变，而板厚方
5、向应变。均为拉应变，而板厚方向应变1为压应变。为压应变。径向和切向的伸长变形引起板厚的变薄，因此胀形属于伸长径向和切向的伸长变形引起板厚的变薄，因此胀形属于伸长类变形。类变形。胀形过程中不会产生失稳起皱现象，胀形过程中不会产生失稳起皱现象，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计而且由于材料加工硬化作用，在胀形充分时工件表面很光滑。而且由于材料加工硬化作用，在胀形充分时工件表面很光滑。胀形的这些变形特点在一些板料的成形加工中很有用途，例胀形的这些变形特点在一些板料的成形加工中很有用途，例如对于一个经多次拉深成形的工件，如果最后成形或整形时如对于一个经多次拉深成形的工件，
6、如果最后成形或整形时能带有一定的胀形变形，不仅可使工件表面光滑，而且可提能带有一定的胀形变形，不仅可使工件表面光滑，而且可提高工件的尺寸精度。又如在复杂曲面件的拉深成形时，必须高工件的尺寸精度。又如在复杂曲面件的拉深成形时，必须附加胀形变形，而且胀形要充分，才能防止起皱。附加胀形变形，而且胀形要充分，才能防止起皱。2.平板毛坯胀形的变形程度平板毛坯胀形的变形程度胀形的破坏形式是胀裂或胀破。对于某些产品的胀形件，即胀形的破坏形式是胀裂或胀破。对于某些产品的胀形件，即使不胀破，板厚过分变薄也是不允许的。因此平板毛坯局部使不胀破，板厚过分变薄也是不允许的。因此平板毛坯局部胀形的极限变形程度可按断面最
7、大相对伸长变形胀形的极限变形程度可按断面最大相对伸长变形t t不超过工不超过工件材料许用伸长率件材料许用伸长率的的70%-75%来控制。来控制。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计式中式中L0、L胀形前、后变形区断面长度胀形前、后变形区断面长度;工件材料的许用伸长率。工件材料的许用伸长率。系数系数0.7一一0.75可视胀形变形的均匀程度来选取，例如压加可视胀形变形的均匀程度来选取，例如压加强筋时，断面为圆弧形时可取较大值，断面为梯形时应取较强筋时，断面为圆弧形时可取较大值，断面为梯形时应取较小值。小值。在生产中按式在生产中按式(5-1)计算胀形的变形程度并不方便，按
8、胀形计算胀形的变形程度并不方便，按胀形深度控制变形程度则更加直观。而且胀形深度与毛坯直径或深度控制变形程度则更加直观。而且胀形深度与毛坯直径或毛坯宽度无关，因为胀形时变形区外的材料不向变形区内流毛坯宽度无关，因为胀形时变形区外的材料不向变形区内流动，这给计算变形程度带来了方便。但胀形深度除了受材料动，这给计算变形程度带来了方便。但胀形深度除了受材料塑性影响以外，还要受到凸模形状、塑性影响以外，还要受到凸模形状、上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计板料硬化指数板料硬化指数n值及润滑情况等因素的影响。值及润滑情况等因素的影响。(1)凸模形状。当用平头凸模胀形时，变形过分
9、集中于凸模凸模形状。当用平头凸模胀形时，变形过分集中于凸模圆角区，能达到的胀形深度是很有限的。随着凸模圆角半径圆角区，能达到的胀形深度是很有限的。随着凸模圆角半径r的增大，变形得到缓和，胀形深度能有所增加。当用球头凸的增大，变形得到缓和，胀形深度能有所增加。当用球头凸模胀形时，变形趋于均匀，胀形深度要比用平头凸模大些模胀形时，变形趋于均匀，胀形深度要比用平头凸模大些(2)硬化指数。硬化指数硬化指数。硬化指数n值大的材料胀形时可避免变形过分值大的材料胀形时可避免变形过分集中，提高均匀变形程度，避免局部板厚过分变薄而过早破集中，提高均匀变形程度，避免局部板厚过分变薄而过早破裂。因此硬化指数裂。因此
10、硬化指数n值大的材料可以获得较大的胀形深度。值大的材料可以获得较大的胀形深度。(3)润滑情况。胀形时进行良好的润滑，可使变形趋于均匀润滑情况。胀形时进行良好的润滑，可使变形趋于均匀化，使胀形深度增加。但润滑的部位应与拉深不同，在凹模化，使胀形深度增加。但润滑的部位应与拉深不同，在凹模圆角区进行润滑是没有意义的，圆角区进行润滑是没有意义的，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计润滑面应选在凸模与板料的接触部分，这是由胀形的变形特润滑面应选在凸模与板料的接触部分，这是由胀形的变形特点所决定的。点所决定的。采用平头凸模对塑性较好的低碳钢板、软铝板进行胀形所能采用平头凸模对塑
11、性较好的低碳钢板、软铝板进行胀形所能达到的深度达到的深度h见见表表5-1。采用球头凸模胀形能达到的深度。采用球头凸模胀形能达到的深度hd/3，其中，其中d为胀形件的直径。在平板上压加强筋时，如为胀形件的直径。在平板上压加强筋时，如果断面形状为圆弧形，可能达到的压筋深度果断面形状为圆弧形，可能达到的压筋深度h为压筋宽度为压筋宽度b的的30%左右，即左右，即h0.3b若如若如图图5-2(h)所示的平底胀形件的深度所示的平底胀形件的深度h2超过了表超过了表5-1给给出的极限值，可先用较大直径的球头凸模胀形，得到一个如出的极限值，可先用较大直径的球头凸模胀形，得到一个如图图5-2(a)所示的工序件，最
12、后用整形法达到工件所要求的形所示的工序件，最后用整形法达到工件所要求的形状和尺寸。状和尺寸。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计如果采用上述两道工序仍不能达到工件所要求的深度，就必如果采用上述两道工序仍不能达到工件所要求的深度，就必须适当降低工件的深度。须适当降低工件的深度。3.平板毛坯胀形力的计算平板毛坯胀形力的计算采用刚性凸模对平板毛坯进行胀形时所需的胀形力采用刚性凸模对平板毛坯进行胀形时所需的胀形力F按下式估按下式估算。算。式中式中L胀形区周边长度，胀形区周边长度，mm;t板料厚度，板料厚度，mm;b板料抗拉强度，板料抗拉强度，MPa;K一变形程度大小的系数，
13、一般取一变形程度大小的系数，一般取0.71.在曲柄压力机上对板厚小于在曲柄压力机上对板厚小于1.5mm、成形面积小于、成形面积小于200mm2的小件压加强筋时，如在成形后进行校形，的小件压加强筋时，如在成形后进行校形，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计所需冲压力所需冲压力F按下式计算。按下式计算。式中式中A成形区的面积，成形区的面积，mm2t板料厚度，板料厚度，mm；K一系数，对于钢为一系数，对于钢为200一一300N/mm4，对于铜、铝为，对于铜、铝为150200N/mm4。(二二)空心毛坯的胀形空心毛坯的胀形空心毛坯的胀形是将空心工序件或管状毛坯沿径向往外扩张
14、空心毛坯的胀形是将空心工序件或管状毛坯沿径向往外扩张的冲压工序，如壶嘴、皮带轮、波纹管、各种接头等。的冲压工序，如壶嘴、皮带轮、波纹管、各种接头等。1.空心毛坯胀形的变形程度空心毛坯胀形的变形程度上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计对空心毛坯的胀形具有与平板毛坯胀形相同的变形特点，应对空心毛坯的胀形具有与平板毛坯胀形相同的变形特点，应力一应变状态也相同。但对空心毛坯的胀形，如力一应变状态也相同。但对空心毛坯的胀形，如图图5-3所示所示对一段管子的凸肚胀形，如果管子的长度不是很长，胀形时对一段管子的凸肚胀形，如果管子的长度不是很长，胀形时管子的长度就会缩短。这表明胀形
15、区以外的材料向胀形区内管子的长度就会缩短。这表明胀形区以外的材料向胀形区内补充，使胀形区的径向拉伸变形得到缓和，而使切向的拉伸补充，使胀形区的径向拉伸变形得到缓和，而使切向的拉伸变形成为最主要的变形，胀破就是由于切向拉应变过大引起变形成为最主要的变形，胀破就是由于切向拉应变过大引起的。的。为了不胀破，需限制切向最大拉应变为了不胀破，需限制切向最大拉应变max不超过材料的许用不超过材料的许用伸长率伸长率。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计按式按式(5-5)计算的胀形系数计算的胀形系数K与材料的许用伸长率与材料的许用伸长率有如有如下关系。下关系。式中式中d0胀形前工序
16、件的初始直径胀形前工序件的初始直径;Dmax胀形后工件的最大直径。胀形后工件的最大直径。由式由式(5-6)可见，胀形系数可见，胀形系数K可以表示胀形的变形程度。但材可以表示胀形的变形程度。但材料的许用伸长率不能套用材料单向拉伸试验所得的伸长率，料的许用伸长率不能套用材料单向拉伸试验所得的伸长率，因为胀形时的应力状态与单向拉伸不同。因为胀形时的应力状态与单向拉伸不同。表表5-2给出了一些给出了一些材料的许用伸长率材料的许用伸长率别和极限胀形系数别和极限胀形系数K的实验值，可供设的实验值，可供设计时参考。计时参考。2.空心毛坯胀形工序件的计算空心毛坯胀形工序件的计算上一页 下一页返回项目五项目五
17、气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计当胀形件留有不变形段时，工序件的直径就等于不变形段的当胀形件留有不变形段时，工序件的直径就等于不变形段的直径。当胀形件全长都参与胀形时，如直径。当胀形件全长都参与胀形时，如图图5-4(a)所示的凸肚所示的凸肚形件，则胀形前工序件的直径形件，则胀形前工序件的直径d0应稍小于工件小端直径应稍小于工件小端直径dmin并可利用式并可利用式(5-5)，按，按表表5-2选用允许的胀形系数选用允许的胀形系数K值，求得值，求得工序件直径工序件直径d0。如果选用一段管材为胀形前的工序件，应将。如果选用一段管材为胀形前的工序件，应将所计算的所计算的d0值化为最靠近的标准管材的直径。
18、两者相差较大值化为最靠近的标准管材的直径。两者相差较大时，应重新核算变形程度。时，应重新核算变形程度。对于一个具体的胀形件，其高度往往是有限的，胀形时两端对于一个具体的胀形件，其高度往往是有限的，胀形时两端一般不加固定，任其自由收缩，可以减小胀形区板厚的变薄一般不加固定，任其自由收缩，可以减小胀形区板厚的变薄程度。因此胀形工序件的高度或长度应比工件高度增加一收程度。因此胀形工序件的高度或长度应比工件高度增加一收缩量，需切边时还需增加一切边余量。缩量，需切边时还需增加一切边余量。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计例如如图例如如图5-4(b)所示的凸肚胀形件，工序件高
19、度所示的凸肚胀形件，工序件高度H0可按下可按下式计算。式计算。式中式中L胀形区母线展开长度胀形区母线展开长度; H切边余量，一般取切边余量，一般取5-15mm;材料切向最大伸长率，见材料切向最大伸长率，见表表5-2。其前面的系数其前面的系数0.3一一0.4决定了收缩量的大小。决定了收缩量的大小。3.空心毛坯胀形方法空心毛坯胀形方法对空心毛坯的胀形需通过传力介质将压力传至工序件的内壁，对空心毛坯的胀形需通过传力介质将压力传至工序件的内壁，产生较大的切向变形，使直径尺寸增大。按传力介质的不同，产生较大的切向变形，使直径尺寸增大。按传力介质的不同，空心毛坯的胀形可分为刚性凸模胀形和软模胀形两大类空心
20、毛坯的胀形可分为刚性凸模胀形和软模胀形两大类上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计(1)刚性凸模胀形。刚性凸模胀形采用普通金属凸模进行胀刚性凸模胀形。刚性凸模胀形采用普通金属凸模进行胀形。如形。如图图5-5所示为双动压力机用的整体凸模胀形模。工序所示为双动压力机用的整体凸模胀形模。工序件为直母线锥形筒，由板料弯曲成形并焊接制成。为了防止件为直母线锥形筒，由板料弯曲成形并焊接制成。为了防止胀形时工序件下滑，造成工件大端缺料，胀形前先由压力机胀形时工序件下滑，造成工件大端缺料，胀形前先由压力机外滑块带动锥面压边圈外滑块带动锥面压边圈2进行扩口压边，将工序件大端的一段进行扩
21、口压边，将工序件大端的一段压紧到凹模压紧到凹模3上口的锥面上，工序件要相应留出工艺余量。然上口的锥面上，工序件要相应留出工艺余量。然后压力机内滑块带动凸模后压力机内滑块带动凸模1下行完成胀形。由于工件的曲母线下行完成胀形。由于工件的曲母线比较平缓，成形后凸模能顺利从工件大端抽出，因此凸模可比较平缓，成形后凸模能顺利从工件大端抽出，因此凸模可以采取整体式的结构。以采取整体式的结构。采用整体式凸模对空心毛坯进行胀形加工的机会并不多，在采用整体式凸模对空心毛坯进行胀形加工的机会并不多，在多数情况下，凸模必须采取纵向分体式结构，多数情况下，凸模必须采取纵向分体式结构，上一页 下一页返回项目五项目五 气
22、瓶的成形模设计气瓶的成形模设计胀形后才能顺利与胀形体分离。胀形后才能顺利与胀形体分离。如如图图5-6所示为凸模纵向分体的胀形模。拉深制备的工序件所示为凸模纵向分体的胀形模。拉深制备的工序件由下凹模由下凹模7定位，当上凹模定位，当上凹模1下行时，将迫使分体凸模下行时，将迫使分体凸模2沿锥沿锥面导向轴面导向轴3下滑，随着直径的增大而产生径向压力，在下止点下滑，随着直径的增大而产生径向压力，在下止点处完成对工件底部两侧的胀形。在回程时，弹顶装置处完成对工件底部两侧的胀形。在回程时，弹顶装置(图中未图中未画出画出)的压力通过顶杆的压力通过顶杆6和顶板和顶板5将分体凸模连同工件一起顶将分体凸模连同工件一
23、起顶起。分体凸模在弹性卡圈起。分体凸模在弹性卡圈4箍紧力的作用下，将始终紧贴着导箍紧力的作用下，将始终紧贴着导向轴上升。同时直径不断减小，至上止点能保证胀形完的工向轴上升。同时直径不断减小，至上止点能保证胀形完的工件顺利从分体凸模上抽出。件顺利从分体凸模上抽出。刚性凸模胀形的优点是加工费用较低，但存在着严重的缺点刚性凸模胀形的优点是加工费用较低，但存在着严重的缺点由于凸模是分体的，在下止点处完成最大胀形变形时，由于凸模是分体的，在下止点处完成最大胀形变形时，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计在分型面处将会出现较大的缝隙，使胀形件的质量变坏。在分型面处将会出现较大的
24、缝隙，使胀形件的质量变坏。受模具制造与装配精度的影响较大，很难获得尺寸精确的受模具制造与装配精度的影响较大，很难获得尺寸精确的胀形件，工件表面很容易出现压痕。胀形件，工件表面很容易出现压痕。当工件形状复杂时，给模具制造带来较大的困难，工件质当工件形状复杂时，给模具制造带来较大的困难，工件质量更难以保证，因而使刚性凸模胀形的应用受到很大的限制量更难以保证，因而使刚性凸模胀形的应用受到很大的限制(2)软模胀形。软模胀形是以气体、液体、橡胶及石蜡等作软模胀形。软模胀形是以气体、液体、橡胶及石蜡等作为传力介质，代替金属凸模进行胀形。为传力介质，代替金属凸模进行胀形。软模胀形具有板料的变形比较均匀，容易
25、保证工件的几何形软模胀形具有板料的变形比较均匀，容易保证工件的几何形状和尺寸精度要求，而且对于不对称的形状复杂的空心件也状和尺寸精度要求，而且对于不对称的形状复杂的空心件也很容易实现胀形加工等优点。因此软模胀形的应用比较广泛，很容易实现胀形加工等优点。因此软模胀形的应用比较广泛，并具有广阔的发展前途。并具有广阔的发展前途。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计聚氨酯橡胶胀形。对于如聚氨酯橡胶胀形。对于如图图5-6所示的凸肚形工件，采用所示的凸肚形工件，采用如如图图5-7所示的聚氨酯橡胶胀形模，模具结构将十分简单。所示的聚氨酯橡胶胀形模，模具结构将十分简单。该模具以浇注
26、型聚氨酯橡胶棒该模具以浇注型聚氨酯橡胶棒2为凸模，其直径可比工序件内为凸模，其直径可比工序件内径小一点，以便能顺利放入工序件内。工序件在下凹模径小一点，以便能顺利放入工序件内。工序件在下凹模3与顶与顶柱柱4之间的间隙处进行定位，并对工件不成形段起内、外支撑之间的间隙处进行定位，并对工件不成形段起内、外支撑作用。当上凹模作用。当上凹模1下行时，在其压力作用下聚氨酯橡胶棒将产下行时，在其压力作用下聚氨酯橡胶棒将产生变形，完成胀形加工。比工序件内径小一点，以便能顺利生变形，完成胀形加工。比工序件内径小一点，以便能顺利放入工序件内。工序件在下凹模放入工序件内。工序件在下凹模3与顶柱与顶柱4之间的间隙处
27、进行之间的间隙处进行定位，并对工件不成形段起内、外支撑作用。当上凹模定位，并对工件不成形段起内、外支撑作用。当上凹模1下行下行时，在其压力作用下聚氨酯橡胶棒将产生变形，完成胀形加时，在其压力作用下聚氨酯橡胶棒将产生变形，完成胀形加工。工。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计聚氨酯橡胶棒为弹性体，在压缩量不超过聚氨酯橡胶棒为弹性体，在压缩量不超过30%的条件下不会的条件下不会产生永久变形，在回程卸载后仍能恢复原状。因此成形后的产生永久变形，在回程卸载后仍能恢复原状。因此成形后的工件能与聚氨酯橡胶棒顺利分离，以便进行下一个工件的加工件能与聚氨酯橡胶棒顺利分离，以便进行下
28、一个工件的加工。工。如如图图5-7所示的模具为倒装式结构，当管壁较薄时，如果外所示的模具为倒装式结构，当管壁较薄时，如果外侧无支撑段较长，成形时有可能出现失稳起皱。因此聚氨酯侧无支撑段较长，成形时有可能出现失稳起皱。因此聚氨酯橡胶胀形模常采取顺装式结构，可避免管壁失稳起皱。如橡胶胀形模常采取顺装式结构，可避免管壁失稳起皱。如图图5-8所示的自行车中接头聚氨酯橡胶胀形模属于顺装式结构，所示的自行车中接头聚氨酯橡胶胀形模属于顺装式结构，管壁内、外均有支撑，成形时不会发生失稳起皱现象。管壁内、外均有支撑，成形时不会发生失稳起皱现象。由于管坯长度有限，成形时沿长度方向有较大的收缩，因此由于管坯长度有限
29、，成形时沿长度方向有较大的收缩，因此这种胀形加工不是纯胀形，这种胀形加工不是纯胀形，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计管坯长度需留出较大的工艺余量。上压柱管坯长度需留出较大的工艺余量。上压柱1和下压柱和下压柱4的端头的端头均制成台阶形，开始胀形时小端直径先压缩聚氨酯橡胶棒，均制成台阶形，开始胀形时小端直径先压缩聚氨酯橡胶棒，当大端直径接触管坯端头后，随胀形的进行将推动管坯产生当大端直径接触管坯端头后，随胀形的进行将推动管坯产生轴向收缩变形，有助于材料的流动，使变形均匀些。轴向收缩变形，有助于材料的流动，使变形均匀些。凹模凹模2需制成分体式的，以管坯轴线与胀形孔轴线
30、相交组成的需制成分体式的，以管坯轴线与胀形孔轴线相交组成的平面为分型面，以便成形后能够取出工件。自行车中接头胀平面为分型面，以便成形后能够取出工件。自行车中接头胀形模的凹模需分成形模的凹模需分成3块，为了防止胀形时在分型面出现缝隙，块，为了防止胀形时在分型面出现缝隙，用锥套用锥套3将凹模箍紧，凹模外形也制成相配合的锥形，半锥角将凹模箍紧，凹模外形也制成相配合的锥形，半锥角一般不超过一般不超过60，以便能自锁。有的采用，以便能自锁。有的采用3个液压动作完成分个液压动作完成分体凹模的拼合与打开，可以提高生产效率，延长凹模的使用体凹模的拼合与打开，可以提高生产效率，延长凹模的使用寿命。但整副模具的尺
31、寸将增大许多，寿命。但整副模具的尺寸将增大许多，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计需使用台面尺寸较大的压力机，可能造成设备功率的浪费。需使用台面尺寸较大的压力机，可能造成设备功率的浪费。聚氨酯橡胶棒的尺寸和硬度不仅影响胀形件的质量，而且影聚氨酯橡胶棒的尺寸和硬度不仅影响胀形件的质量，而且影响其使用寿命。胶棒的直径需小于管坯的直径，但直径偏小响其使用寿命。胶棒的直径需小于管坯的直径，但直径偏小时将增大橡胶的总压缩量，降低其使用寿命。聚氨酯橡胶的时将增大橡胶的总压缩量，降低其使用寿命。聚氨酯橡胶的硬度偏小时，产生的单位压力较小，使其使用寿命降低。硬硬度偏小时，产生的单
32、位压力较小，使其使用寿命降低。硬度偏大时，对压力机的冲击破坏作用将增大。聚氨酯橡胶硬度偏大时，对压力机的冲击破坏作用将增大。聚氨酯橡胶硬度可选取邵氏度可选取邵氏70一一80A。胶棒的尺寸和硬度选取合适时，一。胶棒的尺寸和硬度选取合适时，一个胶棒可加工个胶棒可加工1000件以上，选取不合适时，一个胶棒胀形件以上，选取不合适时，一个胶棒胀形几十件就可能需要更换。因此在生产中应通过试验最后确定几十件就可能需要更换。因此在生产中应通过试验最后确定胶棒的尺寸和硬度，以求获得最佳的技术经济效果。胶棒的尺寸和硬度，以求获得最佳的技术经济效果。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计液
33、压胀形。采用如液压胀形。采用如图图5-9所示的液压胀形模也可以加工管所示的液压胀形模也可以加工管接头类工件。工作时先将管坯置于下凹模接头类工件。工作时先将管坯置于下凹模3之上，然后将上凹之上，然后将上凹模模1压下，拼合成完整的凹模。再将两顶轴压下，拼合成完整的凹模。再将两顶轴2引入凹模内并顶引入凹模内并顶住管坯的两端，如图住管坯的两端，如图5-9(a)所示。图所示。图5-9(b)表示由顶轴中表示由顶轴中心孔注入高压液体进行胀形的情况。胀形时管坯沿轴向有较心孔注入高压液体进行胀形的情况。胀形时管坯沿轴向有较大的收缩，两顶轴必须始终压紧管坯。因此这种胀形方法属大的收缩，两顶轴必须始终压紧管坯。因此
34、这种胀形方法属于轴向加压的液压胀形，在胀形过程中管坯除内壁受压力作于轴向加压的液压胀形，在胀形过程中管坯除内壁受压力作用外，两端还受较大的压力作用，与纯胀形相比较，可以提用外，两端还受较大的压力作用，与纯胀形相比较，可以提高胀形的变形程度，减小胀形件壁厚的变薄量。高胀形的变形程度，减小胀形件壁厚的变薄量。如如图图5-10(a)所示为一种常见的波纹管，是一种薄壁金属软所示为一种常见的波纹管，是一种薄壁金属软管，在管路连接中能起到很好的缓冲作用，管，在管路连接中能起到很好的缓冲作用，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计因此广泛用于飞机、火箭、化工设备等管路系统中。因此广
35、泛用于飞机、火箭、化工设备等管路系统中。正规加工波纹管通常是在专用的卧式成形机上进行，采取轴正规加工波纹管通常是在专用的卧式成形机上进行，采取轴向加压的液压胀向加压的液压胀形方法。因为波纹管的径向胀形量较大，随胀形的进行轴向形方法。因为波纹管的径向胀形量较大，随胀形的进行轴向必须产生较大的收缩变形，才能避免胀破或局部壁厚过分变必须产生较大的收缩变形，才能避免胀破或局部壁厚过分变薄。薄。图图5-10（b）表示了波纹管卧式液压胀形模的工作情形。模）表示了波纹管卧式液压胀形模的工作情形。模具的成形部分由若干片可移动的模片具的成形部分由若干片可移动的模片1串接组成，相互由铰链串接组成，相互由铰链4连接
36、起来。模片的数量按波纹数确定。串接模片的一侧为固连接起来。模片的数量按波纹数确定。串接模片的一侧为固定夹头，另一侧为可移动夹头，两模片间的距离与波纹尺寸定夹头，另一侧为可移动夹头，两模片间的距离与波纹尺寸有关，在两模片之间插入定位梳有关，在两模片之间插入定位梳2进行轴向定距，进行轴向定距，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计可保证模片间的距离均匀一致。可保证模片间的距离均匀一致。图图5-10(c)表示了模片和定表示了模片和定位梳的平面形状，模片由左模片位梳的平面形状，模片由左模片6、右模片、右模片7及锁片及锁片8组成。组成。左、右模片合在一起时，可由锁片锁住，抬起锁
37、片，可使左、左、右模片合在一起时，可由锁片锁住，抬起锁片，可使左、右模片分开。右模片分开。在开模状态装入管坯在开模状态装入管坯3，两端由弹性夹头，两端由弹性夹头5夹紧。合上左、右夹紧。合上左、右模片并锁住后，由进油口注入高压油，使处在模片间的管壁模片并锁住后，由进油口注入高压油，使处在模片间的管壁产生胀形变形，形成大圆弧的初波。然后抽出定位梳，再一产生胀形变形，形成大圆弧的初波。然后抽出定位梳，再一边注入高压油胀形，一边移动可移动夹头，使模片合拢。待边注入高压油胀形，一边移动可移动夹头，使模片合拢。待全部模片都贴合时，就完成了波纹管的胀形。这时，为了减全部模片都贴合时，就完成了波纹管的胀形。这
38、时，为了减小回弹，提高波纹管的尺寸精度，可适当增加油压。卸压后，小回弹，提高波纹管的尺寸精度，可适当增加油压。卸压后，分开左、右模片，松开弹性夹头，移动可移动夹头，分开左、右模片，松开弹性夹头，移动可移动夹头，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计便可取出工件。便可取出工件。波纹管的管坯一般由薄板卷圆后焊接制备，也可由变薄拉深波纹管的管坯一般由薄板卷圆后焊接制备，也可由变薄拉深制备，管坯的长度制备，管坯的长度L0可按母线展开进行计算。可按母线展开进行计算。式中式中n波纹管的波纹数波纹管的波纹数;r1波峰中线圆弧半径波峰中线圆弧半径;r2波谷中线圆弧半径波谷中线圆弧半径
39、;D3波谷圆弧中心直径波谷圆弧中心直径;D4波峰圆弧中心直径波峰圆弧中心直径;l工艺余量，一般取工艺余量，一般取20一一30mm上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计管坯的直径管坯的直径D。就是波纹管的最小直径，即波谷直径。就是波纹管的最小直径，即波谷直径D1，但，但为了便于装入管坯，可使为了便于装入管坯，可使D0比比D1小小1一一2mm.模片有模片有2个工作直径，即最小工作直径个工作直径，即最小工作直径dd和最大工作直径和最大工作直径Dd,dd形成波纹管的波谷直径形成波纹管的波谷直径D1, Dd形成波峰直径形成波峰直径D2。考虑。考虑到波纹管胀形后将产生较大的回弹，
40、可将模片的最大工作直到波纹管胀形后将产生较大的回弹，可将模片的最大工作直径径Dd比波峰直径比波峰直径D2增大约增大约2mm.定位梳片的厚度定位梳片的厚度b按对应波纹段的展开长度计算。按对应波纹段的展开长度计算。式中式中l单波的展开长度单波的展开长度;s相邻波纹的中心距。相邻波纹的中心距。胀形初期，定位梳要承受一定的压力，胀形初期，定位梳要承受一定的压力，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计因此定位梳应具有一定的硬度和耐磨性。模片的材料可根据波纹因此定位梳应具有一定的硬度和耐磨性。模片的材料可根据波纹管的材料来选择，波纹管材料为铝或铜时，可选用优质结构钢或管的材料来选
41、择，波纹管材料为铝或铜时，可选用优质结构钢或中碳钢并经调质处理中碳钢并经调质处理;波纹管材料为不锈钢时，应选用工具钢并波纹管材料为不锈钢时，应选用工具钢并淬硬。淬硬。二、翻边二、翻边翻边是利用模具将工序件的孔边缘或外边缘翻成竖直的直边的翻边是利用模具将工序件的孔边缘或外边缘翻成竖直的直边的成形方法。成形方法。内缘翻边内缘翻边(或翻孔或翻孔)，即对工件的孔进行翻边，如，即对工件的孔进行翻边，如图图5-11(a)所示。所示。外缘翻边，即对工件的外缘进行翻边，如图外缘翻边，即对工件的外缘进行翻边，如图5-11(b)所示。所示。翻边与弯曲区别翻边与弯曲区别:弯曲的拆弯线为直线，切向没有变形，弯曲的拆弯
42、线为直线，切向没有变形，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计而翻边的拆弯线为曲线，切向有变形，并且常常是主要的变形而翻边的拆弯线为曲线，切向有变形，并且常常是主要的变形(一一)内缘翻边内缘翻边1.圆孔翻边圆孔翻边(1)圆孔翻边的变形特点。如圆孔翻边的变形特点。如图图5-12所示，在平板毛坯上制所示，在平板毛坯上制出直径为出直径为D0的底孔，随着凸模的下压，孔径将被逐渐扩大。变的底孔，随着凸模的下压，孔径将被逐渐扩大。变形区为形区为(D+2rd)-d0的环形部分，靠近凹模口的板料贴紧的环形部分，靠近凹模口的板料贴紧rd d区后区后就不再变形了，而进入凸模圆角区的板料被
43、反复拆弯，最后转为就不再变形了，而进入凸模圆角区的板料被反复拆弯，最后转为直壁。当全部转为直壁时，翻边也就结束了。翻边变形区一切向直壁。当全部转为直壁时，翻边也就结束了。翻边变形区一切向受拉应力受拉应力，径向受拉应力，径向受拉应力p p。，而板厚方向应力可忽略不计，。，而板厚方向应力可忽略不计，因此应力状态可视为双向受拉的平面应力状态。因此应力状态可视为双向受拉的平面应力状态。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计圆孔翻边时，应力和切向应变的分布情况如圆孔翻边时，应力和切向应变的分布情况如图图5-13所示。切所示。切向应力向应力为最大主应力，径向应力为最大主应力，径向
44、应力D是由凸模对板料的摩擦是由凸模对板料的摩擦作用引起的，其值较小。作用引起的，其值较小。应力沿径向的分布是不均匀的，在底孔边缘处，一切向应力应力沿径向的分布是不均匀的，在底孔边缘处，一切向应力达到其最大值，而径向应力达到其最大值，而径向应力D为零，因此该处可视为单向为零，因此该处可视为单向拉伸应力状态。切向应变拉伸应力状态。切向应变为拉应变，沿径向的分布也是不为拉应变，沿径向的分布也是不均匀的，在底孔边缘处其值最大，越远离中心，其值越小。均匀的，在底孔边缘处其值最大，越远离中心，其值越小。可见，翻孔时底孔边缘受到强烈的拉伸作用。变形程度过大可见，翻孔时底孔边缘受到强烈的拉伸作用。变形程度过大
45、时，在底孔边缘很容易出现裂口。因此翻孔的破坏形式就是时，在底孔边缘很容易出现裂口。因此翻孔的破坏形式就是底孔边缘拉裂。为了防止出现裂纹，需限制翻孔的变形程度。底孔边缘拉裂。为了防止出现裂纹，需限制翻孔的变形程度。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计(2)圆孔翻边的变形程度。圆孔翻边的变形程度用翻边系数圆孔翻边的变形程度。圆孔翻边的变形程度用翻边系数Kf表示。表示。式中式中d0翻边前底孔的直径翻边前底孔的直径;D翻边后孔的中径。翻边后孔的中径。显然，显然，Kf值越小，表示变形程度越大。各种材料的首次翻边值越小，表示变形程度越大。各种材料的首次翻边系数系数Kf0和极限翻
46、边系数和极限翻边系数Kfmin见见表表5-3。采用。采用Kfmin值时，翻值时，翻孔后的边缘可能有不大的裂口。孔后的边缘可能有不大的裂口。(3)影响翻边系数的因素。影响翻边系数的因素。材料的塑性。由于翻孔时的主要变形是切向的伸长变形，材料的塑性。由于翻孔时的主要变形是切向的伸长变形，因此影响翻边系数的主要因素是材料的塑性。因此影响翻边系数的主要因素是材料的塑性。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计最大切向伸长变形在底孔边缘处，其值不应超过材料的许用最大切向伸长变形在底孔边缘处，其值不应超过材料的许用伸长率。伸长率。由上式可得翻边系数由上式可得翻边系数Kf与材料许用伸
47、长率与材料许用伸长率或许用断面收缩率或许用断面收缩率必之间的近似关系，即必之间的近似关系，即Kf=1/(1+)或或Kf=1-。这表明。这表明:材料的塑性越好，其极限翻边系数可以更小些。材料的塑性越好，其极限翻边系数可以更小些。由于翻孔时的一切向应变由于翻孔时的一切向应变。沿径向分布是不均匀的，越远。沿径向分布是不均匀的，越远离底孔边缘，离底孔边缘，值越小，就拉伸破坏而言，邻近材料层对底值越小，就拉伸破坏而言，邻近材料层对底孔边缘能起到缓和作用，因而使得底孔边缘处的实际最大拉孔边缘能起到缓和作用，因而使得底孔边缘处的实际最大拉伸应变伸应变max可比材料单向拉伸试验所得的均匀伸长率可比材料单向拉伸
48、试验所得的均匀伸长率值值大得多。大得多。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计底孔的断面质量。由于翻孔的破坏形式是底孔边缘因拉伸底孔的断面质量。由于翻孔的破坏形式是底孔边缘因拉伸变形过大而开裂，因此可采用钻孔代替冲孔，冲孔后再用整变形过大而开裂，因此可采用钻孔代替冲孔，冲孔后再用整修方法去掉毛刺和表面硬化层，或冲孔后采取软化热处理措修方法去掉毛刺和表面硬化层，或冲孔后采取软化热处理措施，都能提高翻孔的极限变形程度，允许采用较小的翻边系施，都能提高翻孔的极限变形程度，允许采用较小的翻边系数。但采取上述措施会增加工序和工时。对于一般要求的中数。但采取上述措施会增加工序和工
49、时。对于一般要求的中小型件，即使适当降低翻孔的变形程度，也应尽可能用冲孔小型件，即使适当降低翻孔的变形程度，也应尽可能用冲孔的方法制备底孔。而对于贵重的大型件，例如在直径超过的方法制备底孔。而对于贵重的大型件，例如在直径超过3000mm的火箭封头上翻小孔，为了防止翻裂出废品，不的火箭封头上翻小孔，为了防止翻裂出废品，不仅采用钻孔方法制备底孔，而且钻孔后还需将底孔边缘打磨仅采用钻孔方法制备底孔，而且钻孔后还需将底孔边缘打磨光滑。光滑。板料的相对厚度。底孔直径板料的相对厚度。底孔直径d。与板料厚度。与板料厚度t的比值的比值d0/t较较小时，表明板料较厚，断裂前材料的绝对伸长量可以大些小时，表明板料
50、较厚，断裂前材料的绝对伸长量可以大些上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计故翻边系数可相应减小些。故翻边系数可相应减小些。翻边凸模的形状。翻边凸模的形状。图图5-12所示为用平头凸模翻边，当凸模所示为用平头凸模翻边，当凸模圆角半径圆角半径rp较小时，变形过分集中于底孔边缘，容易引起开较小时，变形过分集中于底孔边缘，容易引起开裂。随着裂。随着rp值的增大，直至采用球形、抛物面形或锥形凸模，值的增大，直至采用球形、抛物面形或锥形凸模，变形将得到分散，可减小底孔边缘开裂的可能性，因而允许变形将得到分散，可减小底孔边缘开裂的可能性，因而允许采用较小的翻边系数。采用较小的翻边系
51、数。表表5-4给出了低碳钢的极限翻边系数，从中可以看出上述因给出了低碳钢的极限翻边系数，从中可以看出上述因素对其值的影响程度。素对其值的影响程度。(4)翻边后板厚的变化。在翻边过程中，变形区的宽度基本翻边后板厚的变化。在翻边过程中，变形区的宽度基本保持不变，即径向应变保持不变，即径向应变p为零，根据体积不变条件，由于变为零，根据体积不变条件，由于变形区切向应变形区切向应变为拉应变，为拉应变，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计所以翻边后直壁部分板厚将变薄，而且由于切向应变沿径向所以翻边后直壁部分板厚将变薄，而且由于切向应变沿径向分布是不均匀的，则板厚变薄也是不均匀的
52、。在切向伸长变分布是不均匀的，则板厚变薄也是不均匀的。在切向伸长变形最大的底孔边缘翻边后变薄最严重，翻边系数较小时，最形最大的底孔边缘翻边后变薄最严重，翻边系数较小时，最小板厚小板厚tmin可能小于可能小于0.75t.翻边后壁部最小板厚翻边后壁部最小板厚tmin可按下式估算。可按下式估算。式中式中t初始板厚初始板厚;Kf实际翻边系数。实际翻边系数。(5)圆孔翻边的工艺计算。圆孔翻边的工艺计算。平板冲底孔后翻边。在平板或立体成形件的平面上冲底孔平板冲底孔后翻边。在平板或立体成形件的平面上冲底孔后进行翻边，工艺计算有两方面内容，后进行翻边，工艺计算有两方面内容，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶
53、的成形模设计气瓶的成形模设计确定底孔直径确定底孔直径d0和核算翻边高度和核算翻边高度H.由于变形区的宽度在翻边时可认为不变，则翻边后直壁高度由于变形区的宽度在翻边时可认为不变，则翻边后直壁高度可按弯曲进行计算。通常，翻边件图给出的尺寸有翻边直径可按弯曲进行计算。通常，翻边件图给出的尺寸有翻边直径D,翻边高度翻边高度H及圆角半径及圆角半径rd(即翻边凹模圆角半径即翻边凹模圆角半径)。按上述。按上述条件，从如条件，从如图图5-14所示的几何关系可得翻孔底孔直径所示的几何关系可得翻孔底孔直径d0的的计算公式为计算公式为:变换上式，可得翻边高度变换上式，可得翻边高度H的计算公式的计算公式将上式中的翻边
54、系数将上式中的翻边系数Kf以极限翻边系数以极限翻边系数Kfmin代替，可得最大代替，可得最大翻边高度翻边高度Hmax的计算公式的计算公式上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计如果翻边件直壁的高度如果翻边件直壁的高度H超过了按式超过了按式(5-13)计算的一次翻边计算的一次翻边极限高度极限高度Hmax则该件不能一次完成翻边。这时，可采取多次则该件不能一次完成翻边。这时，可采取多次翻边翻边(两次之间可安排退火软化工序两次之间可安排退火软化工序)、对变形区进行加热翻、对变形区进行加热翻边等工艺方法。当翻边件直壁高度较大时，比较好的工艺方边等工艺方法。当翻边件直壁高度较大时，
55、比较好的工艺方法是先用平板毛坯拉深成带宽凸缘的圆筒形件，在底部冲底法是先用平板毛坯拉深成带宽凸缘的圆筒形件，在底部冲底孔后再进行翻边，可制成带凸缘的无底筒形件。孔后再进行翻边，可制成带凸缘的无底筒形件。拉深后冲底孔再翻边。在拉深件底部冲底孔后再翻边，如拉深后冲底孔再翻边。在拉深件底部冲底孔后再翻边，如图图5-15所示，工艺计算程序是先确定翻边所能达到的最大高所示，工艺计算程序是先确定翻边所能达到的最大高度，按图示几何关系，翻边高度度，按图示几何关系，翻边高度h为为上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计这时，底孔直径这时，底孔直径d0可由下式求得可由下式求得底孔直径底孔
56、直径d0也可按下式计算也可按下式计算最大翻边高度最大翻边高度hmax确定之后，便可按下式计算拉深工序件的确定之后，便可按下式计算拉深工序件的高度高度h1上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计2.非圆孔翻边非圆孔翻边(1)非圆孔翻边的变形特点。非圆孔翻边的底孔形状一般由非圆孔翻边的变形特点。非圆孔翻边的底孔形状一般由圆弧段和直线段组成，常见的底孔形状有长圆形、圆弧连接圆弧段和直线段组成，常见的底孔形状有长圆形、圆弧连接的四边形等。的四边形等。如如图图5-16所示的翻边孔形状由两段圆弧段和两段相切的直线所示的翻边孔形状由两段圆弧段和两段相切的直线段组成，为卵形。翻边时，切
57、向拉伸变形主要集中于圆弧段，段组成，为卵形。翻边时，切向拉伸变形主要集中于圆弧段，而直线段主要是弯曲变形。但两者相互是有影响的，圆弧段而直线段主要是弯曲变形。但两者相互是有影响的，圆弧段在切向受强烈拉伸变形时必然挤压直线段，使直线段横向受在切向受强烈拉伸变形时必然挤压直线段，使直线段横向受压缩变形。反过来，直线段对圆弧段切向将产生反挤压作用，压缩变形。反过来，直线段对圆弧段切向将产生反挤压作用，使圆弧段切向的拉伸变形得到降低。结果，圆弧段切向拉应使圆弧段切向的拉伸变形得到降低。结果，圆弧段切向拉应力和拉应变沿翻边线的分布很不均匀，只有中间与相同半径力和拉应变沿翻边线的分布很不均匀，只有中间与相
58、同半径的圆孔翻边时基本相同，的圆孔翻边时基本相同，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计而由中间向两端与直线段的连接处其值逐渐减小。这表明直而由中间向两端与直线段的连接处其值逐渐减小。这表明直线段承担了圆弧段一部分切向伸长变形，使圆弧段切向伸长线段承担了圆弧段一部分切向伸长变形，使圆弧段切向伸长变形得到一定程度的减轻。变形得到一定程度的减轻。(2)非圆孔翻边系数。非圆孔翻边与半径相同的圆孔翻边比非圆孔翻边系数。非圆孔翻边与半径相同的圆孔翻边比较，允许采用较小的翻边系数较，允许采用较小的翻边系数Kf，可按下式估算，可按下式估算:式中式中Kf圆孔极限翻边系数，见圆孔极限翻
59、边系数，见表表5-4;圆弧段中心角圆弧段中心角()。上式适用于上式适用于180。当。当180时，直线段对圆弧段的缓时，直线段对圆弧段的缓解作用已不明显，工艺计算仍需采用圆孔翻边系数。当直线解作用已不明显，工艺计算仍需采用圆孔翻边系数。当直线段很短时，也按圆孔翻边处理。段很短时，也按圆孔翻边处理。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计低碳钢板的非圆孔极限翻边系数也可以按低碳钢板的非圆孔极限翻边系数也可以按表表5-5查得。查得。(3)非圆孔翻边的工艺计算。非圆孔翻边时，工艺计算主要非圆孔翻边的工艺计算。非圆孔翻边时，工艺计算主要考虑两方面内容，核算变形程度和确定底孔的形状
60、和尺寸。考虑两方面内容，核算变形程度和确定底孔的形状和尺寸。当翻孔形状复杂时，应分段进行变形程度的核算。如当翻孔形状复杂时，应分段进行变形程度的核算。如图图5-17所示的所示的非圆孔翻边件，按变形特点可分为非圆孔翻边件，按变形特点可分为3种类型种类型:凹弧段凹弧段a具有翻具有翻孔的变形特点孔的变形特点;凸弧段凸弧段b具有拉深的变形特点具有拉深的变形特点;而直线段而直线段c则主则主要是弯曲。因此，为了判断该件能否一次成形，对于凹弧段要是弯曲。因此，为了判断该件能否一次成形，对于凹弧段a应按非圆孔翻边系数判断。而且，当翻边高度相等时，只需应按非圆孔翻边系数判断。而且，当翻边高度相等时，只需核算圆弧
61、半径较小的核算圆弧半径较小的R4段，因为段，因为R4R2,，则，则R4段的变形段的变形程度比程度比R2段大得多。段大得多。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计对于凸弧段对于凸弧段b应按圆筒形件首次拉深系数判断，因为该段在应按圆筒形件首次拉深系数判断，因为该段在翻边过程中切向产生压缩变形，而不是拉伸变形，成形过程翻边过程中切向产生压缩变形，而不是拉伸变形，成形过程中的主要问题是如何防止起皱，与拉深时的主要工艺问题是中的主要问题是如何防止起皱，与拉深时的主要工艺问题是相同的。按拉深核算，假想拉深系数为相同的。按拉深核算，假想拉深系数为R1/R2，其值不能真，其值不能真实
62、地反映凸弧段实地反映凸弧段h的拉深变形程度，因为相邻凹弧段的拉深变形程度，因为相邻凹弧段a产生伸产生伸长变形，将加剧凸弧段长变形，将加剧凸弧段b的压缩变形。从实用出发，可限制的压缩变形。从实用出发，可限制比值比值R1/R2不小于圆筒形件不压边的首次拉深系数。不小于圆筒形件不压边的首次拉深系数。对一般要求的非圆孔翻边件，可以不考虑底孔形状的修正问对一般要求的非圆孔翻边件，可以不考虑底孔形状的修正问题。只有当翻边高度要求严格时，才考虑修正变形区宽度。题。只有当翻边高度要求严格时，才考虑修正变形区宽度。这时，可先按弯曲展开计算直线段这时，可先按弯曲展开计算直线段c的翻边宽度的翻边宽度Bc，取凹弧，取
63、凹弧段段a的翻边宽度鱿为及的的翻边宽度鱿为及的1.O5-1.1倍。凸弧段倍。凸弧段b的翻边宽度的翻边宽度B,可利用拉深圆筒形件的毛坯直径计算公式求得。最后，可利用拉深圆筒形件的毛坯直径计算公式求得。最后，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计需考虑三者间的相互影响，将底孔形状修正光滑。需考虑三者间的相互影响，将底孔形状修正光滑。3.翻边力的计算翻边力的计算用普通圆柱形凸模翻孔时的翻边力用普通圆柱形凸模翻孔时的翻边力F，可按下式估算。，可按下式估算。式中式中F翻边力，翻边力，N;D翻边后孔的中径，翻边后孔的中径，mm;do翻边底孔直径，翻边底孔直径，mm;t为板料厚度，
64、为板料厚度，mm;s板料屈服应力，板料屈服应力，MPa。随凸模圆角半径的增大，翻边力将大幅度减小。当采用球头随凸模圆角半径的增大，翻边力将大幅度减小。当采用球头凸模翻孔时，凸模翻孔时，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计翻边力可比采用小圆角平头凸模降低翻边力可比采用小圆角平头凸模降低50%左右。采用球头左右。采用球头凸模的翻边力凸模的翻边力F可按下式计算。可按下式计算。式中式中K0翻边力系数，见翻边力系数，见表表5-6;b板料杭拉强度，板料杭拉强度，MPa。4.翻孔模设计翻孔模设计(1)翻孔模结构类型。翻孔模的结构与拉深模相似，也有顺翻孔模结构类型。翻孔模的结构与拉
65、深模相似，也有顺装与倒装、压边与不压边等区分。与拉深模一样，如果没有装与倒装、压边与不压边等区分。与拉深模一样，如果没有冲裁加工，翻孔模一般不需设置模架。冲裁加工，翻孔模一般不需设置模架。如如图图5-18所示为倒装式翻孔模，凹模所示为倒装式翻孔模，凹模2在上模，为倒装结构在上模，为倒装结构形式，以便于使用通用弹顶装置。形式，以便于使用通用弹顶装置。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计该模具适于在平板毛坯上进行小孔翻边加工。利用凸模该模具适于在平板毛坯上进行小孔翻边加工。利用凸模3导导引段的端头对工序件底孔进行定位，压料板引段的端头对工序件底孔进行定位，压料板4上不另
66、设定位上不另设定位件。翻边后工件将随上模上升，由打板件。翻边后工件将随上模上升，由打板1将工件从凹模内推将工件从凹模内推出。出。如如图图5-19所示为顺装式翻孔模。工序件所示为顺装式翻孔模。工序件4为带凸缘的拉深件，为带凸缘的拉深件，底部冲出翻边底孔，倒置于翻边凹模底部冲出翻边底孔，倒置于翻边凹模5上定位。翻边时工件由上定位。翻边时工件由压料板压料板3压住，可使工件较平整，在工作行程，由凸模压住，可使工件较平整，在工作行程，由凸模1完成完成翻边。在回程，压料板使工件脱离凸模而留在凹模内。压料翻边。在回程，压料板使工件脱离凸模而留在凹模内。压料板的压力来自弹簧板的压力来自弹簧2。最后，由顶板。最
67、后，由顶板6将工件从凹模内顶出。将工件从凹模内顶出。顶件力由冲床下面的弹顶装置提供，通过顶杆顶件力由冲床下面的弹顶装置提供，通过顶杆7传给顶板。传给顶板。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计(2)翻边凸模和凹模的设计。翻边时，板料相对凹模圆角没翻边凸模和凹模的设计。翻边时，板料相对凹模圆角没有滑动，因此对翻边凹模的圆角半径没有严格的限制，可直有滑动，因此对翻边凹模的圆角半径没有严格的限制，可直接取工件要求的圆角半径。接取工件要求的圆角半径。翻边凸模的结构形式很多，如翻边凸模的结构形式很多，如图图5-20所示为几种常用圆孔翻所示为几种常用圆孔翻边凸模的形状和尺寸。边凸
68、模的形状和尺寸。如图如图5-20(a)所示为平头凸模，圆角半径所示为平头凸模，圆角半径r不宜过小，适于不宜过小，适于翻边高度较小、直径较大的孔翻边。如图翻边高度较小、直径较大的孔翻边。如图5-20(b)所示为球所示为球头凸模，如图头凸模，如图5-20(e)所示为抛物面形凸模。就对翻边变形所示为抛物面形凸模。就对翻边变形而言，图而言，图5-20(b)优于图优于图5-20(a)，图，图5-20(e)优于图优于图5-20(b)，因而允许采用较小的翻边系数，可比平头凸模减小，因而允许采用较小的翻边系数，可比平头凸模减小10%一一20%，但凸模的加工难度则正好相反。，但凸模的加工难度则正好相反。上一页
69、下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计采用以上三种翻边凸模，工件需有预制底孔，而且翻边模上采用以上三种翻边凸模，工件需有预制底孔，而且翻边模上需设置定位装置，对工序件进行定位。需设置定位装置，对工序件进行定位。如如图图5-20(d)和图和图5-20(e)所示分别为带有球头和锥头导所示分别为带有球头和锥头导向段的台阶式凸模，用于倒装式翻孔模时，可利用导引段对向段的台阶式凸模，用于倒装式翻孔模时，可利用导引段对工序件底孔进行定位，因此模具上不需设置定位装置。锥头工序件底孔进行定位，因此模具上不需设置定位装置。锥头凸模比球头凸模容易加工，锥角凸模比球头凸模容易加工，锥角a可按板料厚
70、度可按板料厚度t选取，当选取，当t1.5mm时，取时，取a=60。如图如图5-20(f)所示为尖锥形凸模，用于薄料、小孔的翻边，所示为尖锥形凸模，用于薄料、小孔的翻边，不需预先制备底孔。但翻边后直壁端头有裂口，对直壁要求不需预先制备底孔。但翻边后直壁端头有裂口，对直壁要求严格时不能采用。严格时不能采用。翻边件的直径尺寸一般都要求不严，只有用作轴套使用时，翻边件的直径尺寸一般都要求不严，只有用作轴套使用时，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计才对内径尺寸要求较严。这时，可参考拉深模尺寸计算方法，才对内径尺寸要求较严。这时，可参考拉深模尺寸计算方法，先确定翻边凸模的直径
71、尺寸及公差，再由翻边间隙值确定翻先确定翻边凸模的直径尺寸及公差，再由翻边间隙值确定翻边凹模的直径尺寸，也可以采用配作法，要求配作间隙。翻边凹模的直径尺寸，也可以采用配作法，要求配作间隙。翻边间隙是指翻边凸模与凹模之间的单面间隙。由于翻边时板边间隙是指翻边凸模与凹模之间的单面间隙。由于翻边时板料产生变薄现象，如果取翻边间隙等于板料厚度，翻边后直料产生变薄现象，如果取翻边间隙等于板料厚度，翻边后直壁将出现弧形。因此，为了获得直壁比较垂直的翻边件，在壁将出现弧形。因此，为了获得直壁比较垂直的翻边件，在平板上冲底孔后翻边时，可取单面翻边间隙平板上冲底孔后翻边时，可取单面翻边间隙Z约为约为0.85t，在
72、拉深工序件底部冲底孔后翻边时，可取在拉深工序件底部冲底孔后翻边时，可取Z约为约为0.75t,t为板为板料厚度。单面翻边间隙料厚度。单面翻边间隙Z也可按也可按表表5-7选取。选取。(二二)外缘翻边外缘翻边外缘翻边是在板料边缘进行的翻边，外缘翻边是在板料边缘进行的翻边，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计工件的结构形式和变形特点都与翻孔件有较大的不同。外缘工件的结构形式和变形特点都与翻孔件有较大的不同。外缘翻边件的翻边线都是非封闭的轮廓。翻边件的翻边线都是非封闭的轮廓。当翻边线为内凹弧时，变形特点与翻孔是相同的，主要变形当翻边线为内凹弧时，变形特点与翻孔是相同的，主要变
73、形是切向受拉伸，因此称为伸长类翻边。而当翻边线为外凸孤是切向受拉伸，因此称为伸长类翻边。而当翻边线为外凸孤时，变形特点与翻孔完全不同，与拉深是相同的，主要变形时，变形特点与翻孔完全不同，与拉深是相同的，主要变形是切向受压缩，因此称为压缩类翻边。外缘翻边前的工序件是切向受压缩，因此称为压缩类翻边。外缘翻边前的工序件可以是平面件，也可以是曲面件。因此，外缘翻边按变形特可以是平面件，也可以是曲面件。因此，外缘翻边按变形特点可分为两类，即伸长类和压缩类，按结构形式可分为点可分为两类，即伸长类和压缩类，按结构形式可分为4种，种，即平面伸长翻边、曲面伸长翻边、平面压缩翻边和曲面压缩即平面伸长翻边、曲面伸长
74、翻边、平面压缩翻边和曲面压缩翻边。翻边。外缘翻边在形式上很像弯曲，当翻边线的曲率很小时，外缘翻边在形式上很像弯曲，当翻边线的曲率很小时，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计成形工艺及模具设计都可以按弯曲处理。因此，在冲压成形成形工艺及模具设计都可以按弯曲处理。因此，在冲压成形的分类中，也曾将外缘翻边归入弯曲。但两者的变形力学特的分类中，也曾将外缘翻边归入弯曲。但两者的变形力学特点是完全不同的。点是完全不同的。1.平面伸长翻边平面伸长翻边(1)平面伸长翻边的变形程度。如平面伸长翻边的变形程度。如图图5-21所示，平面伸长翻所示，平面伸长翻边相当于翻孔的一部分，变形区的
75、应力应变状态也与翻孔时边相当于翻孔的一部分，变形区的应力应变状态也与翻孔时相同。但圆孔翻边时应力应变的分布在同一半径处是均匀的，相同。但圆孔翻边时应力应变的分布在同一半径处是均匀的，而外缘翻边时是很不均匀的，例如切向拉应力由中间的最大而外缘翻边时是很不均匀的，例如切向拉应力由中间的最大值向两端逐渐递减为零。值向两端逐渐递减为零。平面伸长翻边的变形程度用翻边系数平面伸长翻边的变形程度用翻边系数K表示，其值见表示，其值见表表5-8，并按下式计算。并按下式计算。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计式中式中b毛坯上需翻边的高度毛坯上需翻边的高度;R翻边线的曲率半径。翻边线的
76、曲率半径。(2)毛坯形状的修正。在平面伸长翻边时，由于翻边线不是毛坯形状的修正。在平面伸长翻边时，由于翻边线不是封闭的，翻边时变形区切向的拉应力和伸长变形沿翻边线的封闭的，翻边时变形区切向的拉应力和伸长变形沿翻边线的分布都是不均匀的，其值在变形区中间最大，向两端逐渐减分布都是不均匀的，其值在变形区中间最大，向两端逐渐减小，而在两端边缘处降为零。如小，而在两端边缘处降为零。如图图5-21所示，如果按圆孔翻所示，如果按圆孔翻边的一部分来确定平面伸长翻边的毛坯形状，则变形区将为边的一部分来确定平面伸长翻边的毛坯形状，则变形区将为等宽度等宽度h的圆环的一部分，即图中半径为的圆环的一部分，即图中半径为r
77、的实线部分。变形的实线部分。变形的不均匀性将使翻边后的直边高度不平齐，中间最低，向两的不均匀性将使翻边后的直边高度不平齐，中间最低，向两端逐渐增高。同时，直边两端边缘与板平面也不端逐渐增高。同时，直边两端边缘与板平面也不垂直，垂直，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计而向内倾斜成一定的角度。当翻边高度较高时，这种不规则而向内倾斜成一定的角度。当翻边高度较高时，这种不规则变形较为明显。变形较为明显。当翻边的形状和尺寸精度要求较高时，应对毛坯形状进行修当翻边的形状和尺寸精度要求较高时，应对毛坯形状进行修正，取图正，取图5-21中虚线所示的形状。毛坯两端的宽度由中虚线所示
78、的形状。毛坯两端的宽度由b减至减至b，两端头按斜角刀增加一个三角形部分，刀角可为，两端头按斜角刀增加一个三角形部分，刀角可为25一一40。比值。比值r/R和中心角和中心角小，小，b取小值，而取小值，而取大值。如果取大值。如果翻边高度较小，而翻边线的曲率半径较大，可不考虑对毛坯翻边高度较小，而翻边线的曲率半径较大，可不考虑对毛坯形状的修正，按部分圆孔翻边确定毛坯形状，以便使工艺计形状的修正，按部分圆孔翻边确定毛坯形状，以便使工艺计算和模具制造得以简化。算和模具制造得以简化。(3)平面伸长翻边模。平面伸长翻边模在结构上与平面伸长翻边模。平面伸长翻边模在结构上与L形弯曲模形弯曲模很相似，很相似，上一
79、页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计翻边过程中不变形的平面部分应压紧不产生横向移动，有时翻边过程中不变形的平面部分应压紧不产生横向移动，有时可利用工艺孔定位，而翻边的变形区应能自由变形。但一侧可利用工艺孔定位，而翻边的变形区应能自由变形。但一侧翻边可能引起较大的侧向力，可考虑采用翻边可能引起较大的侧向力，可考虑采用图图5-22所示的模所示的模具，一次翻边对称成双加工成形，成形后再剖切为两个工件具，一次翻边对称成双加工成形，成形后再剖切为两个工件该模具工作过程如下该模具工作过程如下:在自由状态，顶件板在自由状态，顶件板4由气垫通过顶杆由气垫通过顶杆5顶起，与凹模顶起，与凹
80、模3的端面平齐。将工序件置于凹模端面并由定的端面平齐。将工序件置于凹模端面并由定位销位销6进行定位，上模下行，由凸模进行定位，上模下行，由凸模1完成翻边。在回程，工完成翻边。在回程，工件由顶板顶出凹模，并由固定卸件板件由顶板顶出凹模，并由固定卸件板2使之脱离凸模。使之脱离凸模。2.平面压缩翻边平面压缩翻边如如图图5-23所示为平面压缩翻边的示意图，毛坯具有外凸弧，所示为平面压缩翻边的示意图，毛坯具有外凸弧，半径半径r=R+b,R为翻边线的曲率半径，为翻边线的曲率半径，b为翻边宽度。为翻边宽度。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计翻边后，外边缘的半径由较大的翻边后，外
81、边缘的半径由较大的r变为较小的变为较小的R，这表明切向，这表明切向受到了压缩。因此压缩翻边的变形特点不同于伸长翻边，而受到了压缩。因此压缩翻边的变形特点不同于伸长翻边，而具有拉深的变形特点，主要变形是切向的压缩变形，而径向具有拉深的变形特点，主要变形是切向的压缩变形，而径向的伸长变形较小。实际上比值的伸长变形较小。实际上比值R/r就相当于拉探系数，其值就相当于拉探系数，其值可以小于圆筒形件的首次拉深系数，因为翻边线是非封闭的，可以小于圆筒形件的首次拉深系数，因为翻边线是非封闭的，切向压应力和压应变沿切向分布是不均匀的，中间最大，两切向压应力和压应变沿切向分布是不均匀的，中间最大，两端最小，两侧
82、对中间的压缩变形能起缓解作用。端最小，两侧对中间的压缩变形能起缓解作用。平面压缩翻边的变形程度可用翻边系数平面压缩翻边的变形程度可用翻边系数K，表示，其值见，表示，其值见表表5-8，并按下式计算。，并按下式计算。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计式中式中b毛坯上需翻边的宽度毛坯上需翻边的宽度;R翻边线的曲率半径。翻边线的曲率半径。平面压缩翻边也有毛坯形状修正的问题。平面压缩翻边也有毛坯形状修正的问题。图图5-24中半径为中半径为r、以实线表示的扇形是按圆筒形拉深件的一部分确定的毛坯、以实线表示的扇形是按圆筒形拉深件的一部分确定的毛坯形状，变形区为等宽度形状，变形区
83、为等宽度b的环形的一部分。由于翻边线是非封的环形的一部分。由于翻边线是非封闭的，应力与应变沿切向的分布都是不均匀的，切向压应变闭的，应力与应变沿切向的分布都是不均匀的，切向压应变和径向拉应变只有在变形区中间与相应尺寸的圆筒形件拉深和径向拉应变只有在变形区中间与相应尺寸的圆筒形件拉深时基本相同，由中间向两端其值则逐渐减小。采用上述等宽时基本相同，由中间向两端其值则逐渐减小。采用上述等宽变形区的毛坯，翻边后工件的形状将不够规则，直边两端将变形区的毛坯，翻边后工件的形状将不够规则，直边两端将向外倾斜，直边上端也不平齐，中间高而两端低。对工件形向外倾斜，直边上端也不平齐，中间高而两端低。对工件形状要求
84、严格时，需修正毛坯的形状，状要求严格时，需修正毛坯的形状，上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计取如取如图图5-24中虚线所示的形状，修正方法正好与平面内凹中虚线所示的形状，修正方法正好与平面内凹翻边时相反。翻边时相反。压缩翻边的主要变形是切向的压缩变形，成形中的主要问题压缩翻边的主要变形是切向的压缩变形，成形中的主要问题是容易出现失稳起皱。因此压缩翻边模可以像拉深模那样设是容易出现失稳起皱。因此压缩翻边模可以像拉深模那样设置防皱压边装置，既可防止起皱，又能增加翻边高度。置防皱压边装置，既可防止起皱，又能增加翻边高度。三、缩口三、缩口缩口是将预先拉深好的圆筒或管件坯料
85、，通过缩口模具将其缩口是将预先拉深好的圆筒或管件坯料，通过缩口模具将其口部缩小的成形工序。口部缩小的成形工序。如如图图5-25所示工件，图所示工件，图5-25(a)为采用拉伸工艺，需为采用拉伸工艺，需5道工道工序才能成只要序才能成只要3道工序即可完成道工序即可完成;图图5-25(b)为采用管料缩口为采用管料缩口工艺为采用拉深工艺。工艺为采用拉深工艺。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计(一一)缩口变形特点及缩口系数缩口变形特点及缩口系数缩口工序的变形如缩口工序的变形如图图5-26所示，变形区的金属受到切向压应所示，变形区的金属受到切向压应力力1和轴向压应力和轴向压应
86、力3的作用，在轴向的作用，在轴向3厚度方向厚度方向2产生伸长产生伸长变形，切向变形，切向1产生压缩变形。在缩口变形过程中，材料主要产生压缩变形。在缩口变形过程中，材料主要受切向压应力作用，使直径减少，壁厚和高度增加。由于切受切向压应力作用，使直径减少，壁厚和高度增加。由于切向压应力的作用，在缩口时坏料易失稳起皱，同时非变形区向压应力的作用，在缩口时坏料易失稳起皱，同时非变形区的筒壁由于承受全部缩口压力，也易失稳产生变形，所以防的筒壁由于承受全部缩口压力，也易失稳产生变形，所以防止失稳是缩口工艺的主要问题。缩口的极限变形程度主要受止失稳是缩口工艺的主要问题。缩口的极限变形程度主要受失稳条件的限制
87、。失稳条件的限制。缩口变形程度用缩口系数缩口变形程度用缩口系数m表示，其表达式为表示，其表达式为上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计式中式中d缩口后直径缩口后直径;D缩口前直径。缩口前直径。极限缩口系数极限缩口系数mmin的大小主要与材料性质、料厚、模具形式的大小主要与材料性质、料厚、模具形式和坯料表面质量有关。和坯料表面质量有关。材料的塑性好，屈强比大，允许的缩口变形程度大材料的塑性好，屈强比大，允许的缩口变形程度大(mmin小小)。坯料越厚，抗失稳起皱能力越强，有利于缩口成形。坯料越厚，抗失稳起皱能力越强，有利于缩口成形。采用内支撑采用内支撑(模芯模芯)模具结构
88、，口部不易起皱。模具结构，口部不易起皱。合理的模具半锥角度、较低的表面粗糙度值和较好的润滑合理的模具半锥角度、较低的表面粗糙度值和较好的润滑条件，可以降低缩口力，对缩口成形有利。条件，可以降低缩口力，对缩口成形有利。表表5-9是不同材料、不同厚度的平均缩口系数。是不同材料、不同厚度的平均缩口系数。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计表表5-10是不同材料、不同支撑方式的极限缩口系数是不同材料、不同支撑方式的极限缩口系数mmin(二二)缩口工艺计算缩口工艺计算1.缩口次数与缩口系数的确定缩口次数与缩口系数的确定当计算出的缩口系数当计算出的缩口系数m小于极限缩口系数小于
89、极限缩口系数mmin时，工件需要时，工件需要进行多次缩口。各次缩口系数计算如下。进行多次缩口。各次缩口系数计算如下。首次缩口系数首次缩口系数再次缩口系数再次缩口系数式中式中m均均平均缩口系数，见平均缩口系数，见表表5-9。缩口次数按下式计算缩口次数按下式计算上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计n值计算后一般为小数，要归整。值计算后一般为小数，要归整。2.毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的计算毛坯尺寸的主要设计参数是缩口毛坯高度毛坯尺寸的主要设计参数是缩口毛坯高度H。对如。对如图图5-27所所示的不同缩口形式，根据体积不变原理，可得到如下公式示的不同缩口形式，根据体积不变原理，
90、可得到如下公式(式式中符号如图中符号如图5-27所示所示)。如图如图5-27(a)所示的斜口形式。所示的斜口形式。如图如图s-27(b)所示的直口形式。所示的直口形式。上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计如如图图5-27(c)所示的球面形式。所示的球面形式。缩口凹模半锥角缩口凹模半锥角对缩口成形起重要作用，一般使对缩口成形起重要作用，一般使mmin，可一次缩口成形。，可一次缩口成形。(2)计算缩口前毛坯高度计算缩口前毛坯高度H。由。由图图5-38可知，可知，h1=79mm，计算毛坯高度为，计算毛坯高度为上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计
91、取取H=99.5mm，缩口前拉深制成的圆筒形件如，缩口前拉深制成的圆筒形件如图图5-39所所示。示。(3)计算缩口力。已知凹模与工件的摩擦系数计算缩口力。已知凹模与工件的摩擦系数=0.1，材料，材料b=430MPa，则缩口力，则缩口力F为为上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计3.缩口模结构设计缩口模结构设计缩口模采用外支撑式一次成形，缩口凹模工作面要求表面粗缩口模采用外支撑式一次成形，缩口凹模工作面要求表面粗糙度糙度Ra为为0.4m，使用标准下弹顶器，采用后侧导柱架，使用标准下弹顶器，采用后侧导柱架，导柱、导套加长为导柱、导套加长为210mm。考虑到模具闭合高度为。
92、考虑到模具闭合高度为275mm，选用，选用400kN开式可倾压力机。开式可倾压力机。缩口模结构如缩口模结构如图图5-40所示。所示。思考与练习思考与练习(1)什么是内孔翻边什么是内孔翻边?什么是外缘翻边什么是外缘翻边?其变形特点是什么其变形特点是什么?上一页 下一页返回项目五项目五 气瓶的成形模设计气瓶的成形模设计(2)什么是极限翻边系数，影响极限翻边系数的主要因素有什么是极限翻边系数，影响极限翻边系数的主要因素有哪些哪些?(3)胀形的变形特点怎样胀形的变形特点怎样?为什么采用胀形工序加工的零件表为什么采用胀形工序加工的零件表面质量好面质量好?(4)什么是胀形什么是胀形?胀形方法一般有哪几种胀
93、形方法一般有哪几种?各有什么特点各有什么特点?上一页返回 图图5-1 平板毛坯局部胀形示意图平板毛坯局部胀形示意图返回 图图5-2 深度较大工件的胀形法示深度较大工件的胀形法示意图意图返回(a)先胀形;(b)后整形 图图5-3 空心毛坯胀形示意图空心毛坯胀形示意图 返回 图图5-4 胀形工序件的尺寸计算示意胀形工序件的尺寸计算示意图图返回 图图5-5 整体凸模胀形模示意图整体凸模胀形模示意图1一凸模;2一锥面压边圈;3一凹模返回 图图5-6 分体凸模胀形模示意图分体凸模胀形模示意图返回1一上凹模;2一分体凸模;3一锥面导向轴;4一弹性卡圈;5一顶板;6一顶杆;7一下凹模 图图5-7 聚氨酯橡胶
94、胀形模示意聚氨酯橡胶胀形模示意返回1一上凹模;2-凸模;3一下凹模;4一顶柱 图图5-8 聚氨酯橡胶胀形模示意图聚氨酯橡胶胀形模示意图返回 1一上压柱;2一凹模;3一锥套;4一下压柱 图图5-9 轴向加压液压胀形示意图轴向加压液压胀形示意图返回 (a)胀形前;(b)胀形时1一上凹模;2一顶轴;3一下凹模 图图5-10 卧式波纹管胀形模示意图卧式波纹管胀形模示意图返回1一模片;2一定位梳;3一管坯;4-铰链;5一弹性夹头;6一左模片;7一右模片;8-锁片 图图5-11 内缘和外缘翻边示意图内缘和外缘翻边示意图返回(a)内缘翻边;(b)外缘翻边 图图5-12 圆孔翻边应力状态示意图圆孔翻边应力状态
95、示意图返回 图图5-13 圆孔翻边应力圆孔翻边应力应变分布示应变分布示意图意图返回 图图5-14 平板冲底孔后翻边示意图平板冲底孔后翻边示意图返回 图图5-15 拉深件底部冲孔后翻边拉深件底部冲孔后翻边示意图示意图返回 图图5-16 非圆孔翻边示意图非圆孔翻边示意图返回 图图5-17 具有凸弧的非圆孔翻边示意具有凸弧的非圆孔翻边示意图图返回 图图5-18 倒装式翻孔模示意图倒装式翻孔模示意图返回1一打板;2一凹模;3一凸模;4一压料板 图图5-19 顺装式翻孔模示意图顺装式翻孔模示意图返回1一凸模;2一弹簧;3一压料板;4一工序件; 5-翻边凹模;6一顶板;7一顶杆 图图5-20 常用翻孔凸模
96、形状示意图常用翻孔凸模形状示意图返回 图图5-21 平面伸长翻边示意图平面伸长翻边示意图返回 图图5-22 平面伸长成双的翻边模示意图平面伸长成双的翻边模示意图返回1一凸模;2-卸件板;3一凹模;4一顶件板;5一顶杆;6一定位销 图图5-23 平面压缩翻边的示意图平面压缩翻边的示意图返回 图图5-24 平面压缩翻边的毛坯形状示意图平面压缩翻边的毛坯形状示意图返回 图图5-25 拉深工艺与缩口工艺对比拉深工艺与缩口工艺对比示意图示意图返回(a)拉深工艺;(b)缩口工艺 图图5-26 缩口的应力变形状态示意图缩口的应力变形状态示意图返回 图图5-27 缩口形式缩口形式返回(a)斜口形式;(b)直口
97、形式;(c)球面形式 图图5-28 齿形模示意图齿形模示意图返回(a)细齿;(b)粗齿 图图5-29 平面浮动校平模示意图平面浮动校平模示意图返回(a)浮动上模;(b)浮动下模 图图5-30 弯曲件的压校示意图弯曲件的压校示意图返回 图图5-31 弯曲件的镦校示意图弯曲件的镦校示意图返回(a)Z形件;(b)U形件;(c)V形件 图图5-32 拉深件的整形示意图拉深件的整形示意图返回(a)根部变薄补充材料;(b)直壁补充材料 图图5-33 旋压成形示意图旋压成形示意图返回1一毛坯;2一芯模;3一顶块;4一顶尖;5-擀棒(或滚轮) 图图5-34 多次旋压时半成品的形状多次旋压时半成品的形状示意图示
98、意图返回 图图5-35 两种缩径旋压用的芯模示意图两种缩径旋压用的芯模示意图返回 图图5-36 擀棒与旋轮示意图擀棒与旋轮示意图返回 图图5-37 强力旋压示意图强力旋压示意图返回1一卡盘;2一工件;3一芯模;4一旋轮; 5一毛坯;6一顶板;7-尾顶尖 图图5-38 气瓶缩口件示意图气瓶缩口件示意图返回 图图5-39 缩口毛坯示意图缩口毛坯示意图返回 图图5-40 气瓶缩口模示意图气瓶缩口模示意图返回1一顶杆;2一下模板;3 , 14-螺栓;4, 11一销钉;5一下固定板;6-垫板;7一外支撑套;8-缩口凹模;9一顶出器;10一上模板;12一打料板;13-模柄;15一柱;16一导套 表表5-1
99、 平头凸模的极限胀形深度平头凸模的极限胀形深度h返回 表表5-2 许用伸长率许用伸长率和胀形系数和胀形系数K的实验值的实验值返回 表表5-3 各种材料的首次翻边系数和各种材料的首次翻边系数和极限翻边系数极限翻边系数返回 表表5-4 低碳钢板极限翻边系数低碳钢板极限翻边系数返回 表表5-5 低碳钢板非圆孔极限翻边系数低碳钢板非圆孔极限翻边系数返回 表表5-6 翻边力系数翻边力系数返回 表表5-7 翻边凸、凹模单边间隙翻边凸、凹模单边间隙返回单位：mm 表表5-8 平面伸长翻边和平面压缩翻平面伸长翻边和平面压缩翻边的极限翻边系数边的极限翻边系数返回 表表5-9 平均缩口系数平均缩口系数m均均返回 表表5-10 极限缩口系数极限缩口系数mmin返回 表表5-11 旋压时芯模转速旋压时芯模转速返回 表表5-12 旋轮直径和圆角半径旋轮直径和圆角半径返回单位：mm 表表5-13 强力旋压的变薄率强力旋压的变薄率返回
