钣金与成型第5章 胀形与翻边

2、胀形成形极限
p 胀形成形极限以零件是否发生破裂来判断，由于胀形
方法不同，成形极限的表示方法也不同。 纯胀形时，常用胀形高度表示成形极限；采用其他胀 形方法时，成形极限可分别用许用断面变形程度 （压 p 筋）、许用凸包高度
hp （压凸包）、极限胀形系数 kp
（圆柱形空心毛坯胀形）和极限拉形系数 klmax （张拉成
形）等表示成形极限。
虽然胀形成形极限表示方法不同，但由于胀形区应变
性质相同，且破裂只与变形区应变情况有关，所以影响因 素基本相似。
影响胀形成形极限的材料因素主要是延伸率和应变硬化指
数。一般来讲，延伸率大，破裂前允许的变形程度大，成形极 限也大；应变硬化指数值大，应变硬化能力强，可促使应变分 布趋于均匀化，同时还能提高材料的局部应变能力，故成形极 限也大。
b Es R b
2、外曲翻边
用模具把坯料上外凸的外边缘翻成竖边的冲压
加工方法叫做外曲翻边，也叫外凸外缘翻边。 外曲翻边的应力和应变情况与浅拉深相似，竖边 根部附近的 圆角部位产生弯曲变形，而竖边的其他部 位均受切向压应力作用，产生较大的压缩变形，导致
材料厚度有所增大，故称为压缩类翻边。
所以也属于伸长类翻边。 外曲翻边的变形程度表示为：
（教材P135图５－１９、５－２０）
张拉成形的变形变形程度用拉形系数表示；
张拉成形极限用极限拉形系数表示，即：
lmax lmax lmax Kl 1 l 1.01 l0 lmin lmin Kl max 1 0.8 e
2n
其中：
lmin 1.01l0
采用小间隙，凸模下方的材料变形与圆孔翻边相似，但它们成
形为竖边后，将会在凸模和凹模之间的小间隙内受到挤压，进 一步发生较大的塑性变形，使厚度显著减薄，从而提高翻边高 度。由于变薄翻边属于体积成形，所以变薄翻边的变形程度只 取决于竖边的变薄系数：
t1 k t0
三、外缘翻边
1、内曲翻边 用模具把坯料上内凹的外边缘翻成竖边的冲压 加工方法叫做内曲翻边，也叫内凹外缘翻边。 内曲翻边的应力和应变情况与圆孔翻边相似， 所以也属于伸长类翻边。 内曲翻边的变形程度表示为：
b Ec Rb
四、非圆孔翻边 非圆孔翻边时，视孔缘上曲线性质不同，各部分变形 性质也不同；通常属于复合翻边成形。 （教材P148图５－４１）
由于应变分散效应的影响，非圆孔翻边时，伸长类翻
边区的变形可以扩展到与其相连的压缩翻边区，从而可减 轻伸长类翻边区的变形程度，故非圆孔翻边时，内凹弧线 段的极限翻边系数可以小于圆孔翻边时的极限翻边系数。
能够一次压出加强筋的条件： L L0 % 0.7 ~ 0.75 p L0 2）压凸包
许用凸包高度
hp
表示其极限变形程度。
起伏成形 a)加强筋；b) 局部凹坑
（2）空心毛坯的胀形(图5-3)
变形程度用胀形系数表示:
胀形极限用极限胀形系数表示:
d max K= d0
' d max Kp d0
平板张拉成形
……
利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成竖边的冲压加工方 法叫翻边。 按工艺特点，翻边分为： 内孔（圆孔或非圆孔）翻边 外缘翻边（内曲翻边、外曲翻边）
变薄翻边
……
按变形性质，翻边分为：
伸长类翻边
压缩类翻边
变薄翻边（属体积成形）
伸长类翻边的特点：
变形区材料切向受拉应力，切向产生伸长变形，导致厚度 减薄，容易发生破裂，如圆孔翻边、外缘的内曲翻边等。 压缩类翻边的特点： 变形区材料切向受压缩应力，切向产生压缩变形，导致厚 度增大，容易起皱，如外缘的外曲翻边。 非圆孔翻边经常是由伸长类翻边、压缩类翻边和弯曲组合 起来的复合成形。
l' l e 2 n l' 0.8

5、 2
翻边
翻边：利用模具将工件的孔边缘翻成竖直
的边。
（图7-1）
一、圆孔翻边 1、圆孔翻边的变形特点（图7-2 ） 变形区应力状态为双向（径向、切向） 受拉的平面应力状态。
变形区的双向应力分布为： 1.155 s
1.155 s (1
模胀形时，应尽量增大凸模底部板料的变形，避免板料在 圆角处变形过于集中，否则，胀形高度就比较小。一般来 讲，材料厚度增大，胀形成形极限有所增大，但料厚与零 件尺寸比值较小时，其影响不太显著。
3、胀形工艺方法 （1）起伏成形 起伏成形主要用来增强零件的刚度和强度。 起伏成形有压加强筋、压凸包、压字和压花等。 1）压加强筋
将因材料局部延伸率不足引起的破裂叫做β 破裂。
2、圆孔翻边的变形程度
用翻边系数表示：
d0 K＝ Dm
K值越小，竖边孔缘厚度减薄愈大，容易发生破裂，故 圆孔翻边成形极限受K值限制。
3、影响圆孔翻边成形极限的因素有：
１）材料延伸率和应变硬化指数越大，成形极限越大；
２）孔缘无毛刺和硬化时，成形极限较大； ３）用球形、锥形和抛物形凸模翻边时，孔缘会圆 滑地胀开，变形条件比平底凸模优越，故成形 极限较大；
第5章
胀形与翻边
航空航天工程学部
主讲：贺平
重点内容： 胀形、翻边工序的变形特点、工艺计算。 难点内容： 翻边工序的变形特点、工艺计算。
利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，以获得零件
几何形状的冲压加工方法叫胀形。 胀形方法： 刚模胀形 橡皮胀形 液压胀形 …… 胀形包括： 起伏成形 圆柱形空心毛坯胀形
r
圆孔翻边的特点是：

)
在孔缘处，r=，故： ＝０
变形区材料在单向或双向拉应力作用下，切向伸长变
形大于径向压缩变形，导致材料厚度减薄，属于伸长翻边。
通常圆孔翻边时，孔缘在单向拉应力作用下，切向伸长 变形引起的厚度减薄最大，最容易破裂。由于擦料性质不均 匀，孔缘各处允许的切向延伸率不同，一旦孔缘某处的伸长 变形超过了该处的延伸率，该处就会因厚度减薄过大而破裂。
极限胀形系数与毛坯切向的许用延 ' 伸率有关，即： dmax d0 p K p 1 d0
（3）张拉成形
特点：曲面变形量很小，破裂不是生产中的主要问题，
零件脱模后的曲面回弹，造成零件出现较大的形 状误差。
措施：工艺上：１）调整压边力；
２）使用拉深筋； ３）增大毛料尺寸等。 选材上：选用屈强比较小的板料成形零件。 张拉成形变形特点及应力应变状态图。
5、 1
胀形
胀形：利用模具强迫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方法。 分为：平板毛坯的胀形
空心毛坯的胀形
1、胀形成形特点（图5-1）
应力状态为双向（径向、切向）均受拉应力作用， 略板厚方向的应力。应变状态为双向受拉伸、一向受压， 即径向、切向产生拉伸变形，板厚度减薄、表面积增大。 胀形过程中不会产生失稳起皱现象。 由于胀形成形是依靠局部材料的变薄成形，成形高度 较小。 教材P128图5-2，5-3，5-4，5-5。
４）板料相对厚度越大，成形极限愈大。
4、翻边力的计算 采用平底凸模翻边：
F 1.1 ( D d 0 )t s
采用球头凸模翻边：
（N）
F 1.2K 0Dt b
（N）
5、翻边模设计 ⑴、结构类型（图7-8、图7-9） ⑵、翻边凸模和凹模设计（图7-10 ）
二、变薄翻边 若零件的翻边高度较大难于一次成形时，可在不影响使 用要求的条件下采用变薄翻边，以提高生产效率并节约材料。 变薄翻边属于体积成形。变薄翻边时，凸模和凹模之间
润滑条件和变形速度以及材料厚度对胀形成形极限也有 影响。如用球头凸模胀形时，若毛坯和凸模之间施加良好 的润滑，其应变分布要比干摩擦时均匀，能使胀形高度增 大。变形速度的影响，主要是通过改变摩擦系数来体现 的，对球头凸模来讲，速度大，摩擦系数减小，有利于应
变分布均匀化，胀形高度有所增大。必须指出，用平底凸
自行பைடு நூலகம்多通接头
自行车多通接头软模胀形 1、4-凸模压柱； 2-分块凹模；3-模套
钢模胀形
1-凹模；2-分瓣凸模；3-锥形芯轴; 4-拉簧；5-毛坯；6-顶杆；7-下凹模