冲压模具设计——第七章剖析

第七章 其它冲压方法及其模具
内容简介：
在掌握冲裁、弯曲、拉深成形工艺与模具设计的基础 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。
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。
第七章 其它冲压方法及其模具
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：
成形极限主要受变形区过大拉应力而破裂的限制； 如胀形、圆孔翻边和外缘内凹翻边
全依赖于直径为d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
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二、空心坯料的胀形
空心坯料的胀形:
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、波纹管等。
1、胀形方法 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
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2、胀形的变形程度 常用胀形系数K表示
K dmax D
测试：杯突试验
K和坯料伸长率 的关系为
dmax D K 1
D
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3、胀形的坯料尺寸计算 坯料直径D D dmax
K 坯料长度L
L l[1 (0.3 ~ 0.4) ] b
式中 l――变形区母线长度； ――坯料切向拉伸的伸长率； b――切边余量，一般取b＝10~20mm。
一、缩口变形特点及变形程度
坯料变形区受两向压应力的作用 缩口的变形程度用缩口系数m表示
md/D
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二、缩口工艺计算
缩口次数 若工件的缩口系数m小于允许的缩口系数时，则
需进行多次缩口，缩口次数n按下式估算：
n lg m lg d lg D
lg m0
lg m0
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（2）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
d D 2(H 0.43r 0.72t)
竖边高度H
或
H D d 0.43r 0.72t 2
H D (1 K ) 0.43r 0.72t 2
极限高度
H max
D 2
(1
K min )
0.43r
压缩类成形：
成形极限主要受变形区过大压应力而失稳起皱的限制。 如缩口和外缘外凸翻边
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第二节 翻边
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。
一、内孔翻边
1、圆孔翻边 （1）圆孔翻边的变形特点与变形程度
变形程度 K d
D
极限翻边系数 K min见表7-1。
0.72t
中性层长 度和位置
都不变
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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
h D d 0.57r 2
D (1 K ) 0.57r 2
翻边的极限高度
hm a x
D 2
(1
K min )
0.57r
预制孔直径 d KminD 或 d D 1.14r 2hmax
四、翻边模结构 内孔翻边模 内、外缘同时翻边的模具 落料、拉深、冲孔、翻边复合模
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第三节 胀形
一、胀形的变形特点
dt / d 1.1 1.4，窄凸缘拉深 dt / d 1.4，H小，胀形 dt / d 1.4，H大，宽凸缘拉深
当坯料外径与成形直径的比值D/d＞3时，其成形完
1、伸长类翻边ຫໍສະໝຸດ 变形程度伸b Rb
应在坯料的两端对 坯料的轮廓线做必要
的修正 。
a）伸长类平面翻边
b）伸长类曲面翻边
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2、压缩类翻边 变形程度
压＝
R
b
b
压缩类平面翻边：
①也要采用防皱的压料装置 ②也需修正坯料的展开形状
a）压缩类平面翻边 b）压缩类曲面翻边
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4、胀形力的计算 胀形时，所需的胀形力F可按下式计算：
F pA
胀形单位面积压力p可用下式计算：
p
1.15 zx
2t d max
式中 zx ――胀形变形区实际应力，近似估算时取 zx≈ b（材料的抗拉强度）
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三、平板坯料的起伏成形
起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、
拉深高度 h H hmax r
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（3）翻边力的计算 用圆柱形平底凸模翻边时，可按下式计算：
F 1.1 (D d )t s
用锥形或球形凸模翻边的力略小于上式计算值。
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（4）翻边模工作部分的设计 翻边凹模圆角半径可取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。 圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸 凸、凹模单边间隙Z＝（0.75~0.85）t
凹坑、花纹图案及标记等。
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 (0.7 ~ 0.75)
l0
压制加强筋所需的冲压力，可用下式近似计算：
F KLt b
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
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第四节 缩口
缩口：
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。
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2、非圆孔翻边
变形区分类
非圆孔翻边系数
K
（一般指小圆弧部分的翻边系数）
f
可小于圆孔翻边系数K
K f (0.85 ~ 0.95)K 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7-2。
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二、外缘翻边 按变形的性质分 伸长类翻边
压缩类翻边
三、缩口模结构
不同支承方法的缩口模 气瓶缩口模 带有夹紧装置的缩口模 缩口与扩口复合模
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第五节 校形
一、校形的特点及应用
校形： 通常指平板工序件的校平 和空间形状工序件的整形。
目的：使冲压件获得高精度的平面度、圆角半径和形状尺寸。
校平和整形工序的共同特点： （1）只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形； （2）模具的精度比较高； （3）所用设备最好为精压机。若用机械压力机时，机床应有较 好的刚度，并需要装有过载保护装置。