§第五章 缩口和胀形

用刚性凸模的胀形
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。 1-凸模 2-凹模 3-毛料 4-橡胶 5-外套
[5]图5-14 橡胶凸模胀形
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。
d max d0 k
L0=L[1+(0.3～0.4)ε]+b L—零件的母线长度； ε—工件切向最大延伸率； b—切边留量，一般取10～20mm
4.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后工件的直径比来
图（c）型式
பைடு நூலகம்
1 D 2 2 H h1 (1 ) D d 4 d
7.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α对缩口成形很重 要，α小些对缩口变形有利，一般α＜450，最好α ＜300。当α值合理时，极限缩口系数可比平均缩 口系数小10%~15%。
从二个表数值可看出：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。
4.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 （2）外支承缩口模 （3）内外支承形式
5.各次缩口系数及缩口次数
首次缩口系数 m1=0.9m0 书中遗漏 再次缩口系数 m2=(1.05~1.10)m0 式中：m0—平均缩口系数，参看表5-1 缩口次数：
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3-6-36[2]图51[1]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
1
无支承缩口模
此类模具结构简单，但
坯料筒壁的稳定性差。
6.缩口毛料高度H（毛料计算）（续）
图（a）型式
D2 d 2 H 1.05 h1 (1 8 D sin D ) d
图（b）型式
d D2 d 2 H 1.05 h1 h (1 D 8 D sin D ) d
6.缩口毛料高度H（毛料计算）（续）
7.缩口模结构（续）
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。
4 1 2 3
1—活动模块 2—扩张套（夹紧器） 3—驱动套 4—芯杆
7.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
内外支承形式
资料[3]图5—32d 1-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。 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：
d1 d 2 dn 每一次平均缩口系数： m0 D d1 d n 1
d1，d2，…dn—分别为第1次，第2次…第n次的缩口口径。 则 m0n D = dn 取对数得
n lgm0 lg D lgdn
则
lg d n lg D n lg m0
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
缩口和胀形 翻边和局部成形 冷挤压 硬质合金冲模 多工位级进模
§5 - 1 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
1.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
d max d 0 k 1或k 1 d0
表5—3[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.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。 因此毛坯原始高度按下式近似计算： 毛料直径 ： 毛料长度：
图7-34 外支撑管子缩口模
7.缩口模（续）
资料[15]图7-35 无支承衬套缩口 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（续）
资料[17]图5-32 气瓶缩口模(外支承) 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 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（圆柱形空心毛坯的胀形）
胀形,俗称凸肚,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 胀形变形特点及胀形系数 胀形件的毛坯计算 缩口和胀形工序特点比较 胀形模结构
1.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
图5-16 液压胀形 （a）倾注液体法（b）充液橡胶囊法
书图5-9 胀形零件的尺寸
[5]
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 有时用它来替代拉深工序加 工某些零件，减少成形工序
2.缩口变形的应力应变
在变形区内 应力状态：纬向σθ和经向σφ都为负。
坯料变形区受两 向压应力的作用
应变状态：
厚度方向εt和
经向εφ为正； 纬向εθ为负。
书图5-2 缩口工序变形特点
2
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。
外支承缩口模
资料[3]图5—32c 1—活动块； 2—支承座； 3—导向套； 4—支承杆。 模具结构较无支承缩口模复 杂，但缩口过程中毛料稳定性较 好，许可缩口系数也可小些。
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。
第五章 其它冲压工艺和模具
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： 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： 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。
表示，即
变形程度=变形后直径 / 变形前直径 其区别在于：胀形变形程度k>1
缩口变形程度m<1
5.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。
缩口系数m m=d/D d—缩口后的直径； D—缩口前的直径。
3.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.缩口系数m
（续）
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。
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。
1-凸模； 2-顶件块； 3-活动凹模； 4-螺塞； 5-凹模
结束
图【8】3-203胀形、墩压模
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。
（1）机械胀形 （2）软模胀形 （3）液压胀形
2.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。
d max 胀形加工时的变形程度常用 k 胀形系数k表示 ： d0
式中： dmax—胀形后的最大直径，见书图5—9； 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ε的关系:
公式的由来：
lg d n lg D n lg m0
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 ：
t n t n 1
d n 1 dn
tn-1—缩口前厚度；tn—缩口后厚度。
6.缩口毛料高度H（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
3.缩口系数m
缩口的变形程度用缩口系数ｍ表示 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。
所以防止失稳是缩口工艺 的主要问题，因而缩口的极 限变形程度也主要是受失稳 条件的限制。