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1、第五章第五章 其它冲压工艺和模具其它冲压工艺和模具v缩口和胀形缩口和胀形v翻边和局部成形翻边和局部成形v冷挤压冷挤压v硬质合金冲模硬质合金冲模v多工位级进模多工位级进模 在冲压生产中，通过板料的局部变形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复杂零件。伸长类成形伸长类成形： 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。 5 - 1 缩口和胀形缩口和胀形 缩口和胀形是属于二次加工的两个成形工序，其毛料大多是管件或拉深件。缩
2、口是把冲压件或管件的口部缩小，而胀形则是将毛料的某部分胀大。有时这两个工序也在同一零件中出现。 一、缩口一、缩口1.概念概念 缩口是使在空心件或管子的开口处加压缩小的一种冲压工序，缩口部分的材料受到由外向内的压力，产生压缩变形。 即 将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形方法。常见的缩口件形式常见的缩口件形式有时用它来替代拉深工序加有时用它来替代拉深工序加工某些零件，工某些零件，减少成形工序减少成形工序2.2.缩口变形的应力应变缩口变形的应力应变在变形区内在变形区内应力状态应力状态：纬向和经向都为负。书图5-2 缩口工序变形特点应变状态：应变状态：厚度方向t和经向为正
3、；纬向为负。 坯料变形区受两向压应力的作用3.3.缩口系数缩口系数m 在缩口变形过程中，材料主要受切向压应力，使直径减小，壁厚增加。由于切向压应力的作用，缩口时毛料便容易失稳起皱。同时，在非变形区的筒壁，由于承受全部缩口压力，也易失稳产生变形。 所以防防止止失失稳稳是是缩缩口口工工艺艺的的主主要要问问题题，因而缩口的极限变形程度也主要是受失稳条件的限制。 缩口的变形程度用缩口系数表示缩口系数mm = d / Dd缩口后的直径；D缩口前的直径。3.3.缩口系数缩口系数m（续） 极限缩口系数的大小主要与材料种类、厚度、模具形式和毛料表面质量有关。 书表5-1是不同材料、不同厚度的平均缩口系数。 3
4、.3.缩口系数缩口系数m （续） 表5-2是不同材料、不同支承方式的允许缩口系数参考数值。 从二个表数值可看出：从二个表数值可看出：材料塑性愈好，厚度愈大，或模材料塑性愈好，厚度愈大，或模具结构中对筒壁有支承作用的，许可缩口系数便较小具结构中对筒壁有支承作用的，许可缩口系数便较小。 缩口系数与模具的结构形式关系极大，还与材料的厚度、种类及表面质量有关。4.4.缩口模具的支承形式缩口模具的支承形式 缩口模具的支承形式有三种：（1）无支承缩口模无支承缩口模（2）外支承缩口模外支承缩口模（3）内外支承形式内外支承形式5.5.各次缩口系数及缩口次数各次缩口系数及缩口次数首次缩口系数 m1=0.9m0再
5、次缩口系数 m2=(1.051.10)m0式中：m0平均缩口系数，参看表5-1缩口次数：公式的由来：公式的由来：书中遗漏书中遗漏 缩口后，工件端部（颈口部）壁厚略为变大，一般忽略不计。精确计算时，缩口前后厚度变化 ：tn-1缩口前厚度；tn缩口后厚度。 6.6.缩口毛料高度缩口毛料高度H（毛料计算）毛料计算） 可根据变形前后体积不变的原则进行计算。下图三种形式的缩口6.6.缩口毛料高度缩口毛料高度H（毛料计算）（续）毛料计算）（续）图（b）型式图（a）型式图（c）型式6.缩口毛料高度缩口毛料高度H（毛料计算）（续）7.缩口模结构缩口模结构 缩口模工作部分的尺寸根据缩口部分的尺寸来确定，并考虑缩
6、口制件将产生比缩口模实际尺寸大0.5%0.8%的弹性恢复量，以减少试冲后模具的修正量。缩口凹模的半锥角对缩口成形很重要，小些对缩口变形有利，一般450，最好300。当值合理时，极限缩口系数可比平均缩口系数小10%15%。 缩口模原理图缩口模原理图（图5-5 ）由活动模块1、夹紧器(扩涨套)2、驱动套3、芯杆4等件组成。7.缩口模结构缩口模结构（续）1活动模块2扩张套（夹紧器）3驱动套4芯杆12347.缩口模结构缩口模结构（续）资料15图7-34所示为外支承管子缩口模，适用于管子的锥形缩口。 1-导正销 2-凹模 3-固定座 4-外支承 5-顶件板图7-34 外支撑管子缩口模 7.缩口模缩口模（
7、续）资料15图7-35无支承衬套缩口无支承衬套缩口模模，适用于管子高度不大、带底制件的锥形缩口。 1-卸料板 2-凹模 3-定位座图7-35 无支撑衬套缩口模 7.缩口模缩口模（续）1-顶杆2-下模板 3.14-螺栓 4.11-销钉 5-下固定板 6-垫板 7-外支承套 资料资料17图图5-32气瓶缩口模气瓶缩口模(外支承外支承)8-缩口凹模 9-项出器10-上模板 12-打料杆 13-模柄 15-导柱 16-导套 二、胀形二、胀形（圆柱形空心毛坯的胀形） 胀形,俗称凸肚凸肚,是通过模具使空心件或管状毛料向外扩张,胀出所需的凸起曲面。胀形工艺方法胀形工艺方法胀形变形特点及胀形系数胀形变形特点及
8、胀形系数胀形件的毛坯计算胀形件的毛坯计算缩口和胀形工序特点比较缩口和胀形工序特点比较胀形模结构胀形模结构1.1.胀形工艺方法胀形工艺方法 空心毛坯的胀形可以采取不同的工艺方法来实现，一般有机械胀形，软模（橡皮）胀形和液压胀形等三种（1）机械胀形机械胀形（2）软模胀形软模胀形（3）液压胀形液压胀形2.2.胀形变形特点及胀形系数胀形变形特点及胀形系数 变形特点主要是材料受切向和母线方向的拉伸。胀形加工时的变形程度常用胀形系数胀形系数k k表示表示 ：式中： dmax胀形后的最大直径，见书图59； d0坯料原始直径。胀形变形程度受材料的极限延伸率限制。胀形系数k与坯料切向的许用延伸率的关系: 表53
9、5为一些金属材料的极限胀形系数和切向许用延伸率的试验值，供参考使用。 3.3.胀形件的毛坯计算胀形件的毛坯计算 圆柱形空心毛坯时，为了便于材料流动，减小变形区材料的变薄量，毛皮两端一般不加固定，使其自有收缩。毛料直径 ： L0=L1+(0.30.4)+b L零件的母线长度； 工件切向最大延伸率； b切边留量，一般取1020mm因此毛坯原始高度按下式近似计算：毛料长度：4.4.缩口和胀形工序特点比较缩口和胀形工序特点比较（1）缩口变形时工件主要是受切向压应力，而胀形时工件则主要是受切向拉应力；（2）缩口主要是防止工件失稳起皱，而胀形则主要是防止毛料受拉而胀裂；（3）缩口和胀形变形程度都采用变形前
10、后工件的直径比来表示，即 变形程度变形程度=变形后直径变形后直径 / 变形前直径变形前直径其区别在于：胀形变形程度k1 缩口变形程度m15.胀形模结构胀形模结构胀形零件图【8】3-202胀形模 杯形工序件压凸腰部 图【8】3-202胀形模 1、2-凹模3-卸件器4-顶出器 工序件放在凹模2上，当压力机滑块下行时，由凹模1和2将工序件压凸成形。当压力机滑块上行时，由卸件器3和顶出器4将制件从凹模1和2内退出。 图【8】3-203胀形、墩压模 1-凸模；2-顶件块；3-活动凹模；4-螺塞；5-凹模 筒形毛坯扣在活动凹模3上,活动凹模3平时被弹顶器顶起,凹模内还装有弹簧顶件块2。冲压时,凸模1压住毛
11、坯，先将顶件块压下，继续将活动凹模3压下,等到毛坯接触凹模5的台阶后，便开始在上部胀形，最后镦压成形。冲压完毕,由弹顶器及顶件块2将工件顶起。 结束结束起伏成形缩口工件其它成形件常见的缩口件形式如资料3图 可以用缩口来代替拉深工序来加工某些零件，可减少成形工序数。图3-6-362图5-11所示的工件。 用拉深工艺再在底部冲孔需5道工序。改用管子缩口工艺只需3道工序。 书图 此类模具结构简单，但坯料筒壁的稳定性差。无支承缩口模无支承缩口模模具由1活动模块2定心套 组成。活动模块用螺钉固定在上模座上，定心套固定在底板上。12资料3图532c 1活动块；2支承座；3导向套；4支承杆。 模具结构较无支
12、承缩口模复杂，但缩口过程中毛料稳定性较好，许可缩口系数也可小些。外支承缩口模外支承缩口模 该模具导向套3是活动的，它由活动模块1驱动，其下端支承在支承杆4上，而支承杆4受机床气垫的作用。所以材料是随着零件的移动而变形的。 资料3图532d1-活动模块； 2-组合芯杆3-活动导向套；4-支承杆 模具结构最为复杂，但稳定性最好，许可的缩口系数也是三者中最小的。内外支承形式内外支承形式 活动模块1驱动活动导向套3下移，芯杆2支撑控制材料变形。用这种模具成形的零件精度最高。 公式的来由：公式的来由： 每一次平均缩口系数： d1，d2，dn分别为第1次，第2次第n次的缩口口径。 则 m0n D = dn
13、 取对数得 则 机械胀形机械胀形 又称刚性凸模胀形。它是利用分块的凸模，由锥形心块将其顶开，以使毛坯胀出所需形状。1凹模2分瓣凸模3拉簧4锥形芯块 用刚性凸模的胀形用刚性凸模的胀形软模胀形软模胀形 软模胀形是利用橡胶、聚氨酯橡胶以及PVC塑料等作凸模，在压力作用下通过软模介质变形而使工件沿凹模内腔胀形而获得所需形状。55图图5-14 5-14 橡胶凸模胀形橡胶凸模胀形 1-凸模2-凹模3-毛料4-橡胶5-外套 液压胀形液压胀形 液压胀形的优点是传力均匀，生产成本低，零件表面质量好。图图5-16 液压胀形液压胀形（a）倾注液体法（倾注液体法（b）充液橡胶囊法充液橡胶囊法书图书图5-9 胀形零件的尺寸胀形零件的尺寸 55
