冲压工艺学6-胀形与翻边.
49页1、第5章 胀形与翻边 利用胀形模具,使板平面或圆柱面内局部 区域坯料在双向拉应力作用下,产生两向伸长 变形,厚度减薄,表面积增大,以获得所需要 几何形状和尺寸制件的冲压工序。生产中起伏 成形、圆柱形空心毛坯的鼓肚成形,波纹管及 平板毛坯张拉成形均属胀形成形。 5.1 胀形 胀形常与其它方式的成形同时发生。某些汽 车、拖拉机覆盖件和一些复杂形状零件成形 ,常常包含一定程度胀形成分。胀形加工中 ,金属流动量小,因此,使坯料变形均匀以 及控制整个成形工序中胀形变形量是决定成 败及制件质量的关键。 a)弯曲、局部胀形 b)胀形扩展至变形结束 图5-1 胀形变形过程 (1)平板毛坯胀形变形特点 1)变形过程 凸模下降与毛坯接触时,在弯矩 和拉应力作用下,凹模圆角处坯料发生弯曲变 形。与此同时,凸模底部少量毛坯承受了全部 胀形变形力,应力达到屈服点时,便产生了变 形。与凸模底部接触坯料屈服后产生硬化,变 形向外扩展,贴模坯料逐渐增加,表面积增大 ,厚度减薄,直至坯料全部包敷凸模,完成加 工。胀形变形是弯曲,局部胀形及由于加工硬 化,贴模面积增加,胀形向外扩展的过程。 2)胀形变形区及应力应变状态 如
2、图5-1所示 ,胀形变形过程中,毛坯被带凸筋的压边圈 压紧,外部材料无法流入,变形被限制在凸 筋或凹模圆角以内的局部区域。 图5-2显示了平板毛坯局部胀形成形时, 变形区内的应力应变状态。在变形区内,坯 料在双向拉应力作用下,沿切向和径向产生伸 长变形,厚度变薄,表面积增大。 a)应力状态 b)应变状态 图5-2 变形区应力和应变状态 3)变形力行程曲线 与拉深不同,胀形时变 形区是在不断扩大的。由于加工硬化,胀形变 形力行程曲线是单调增曲线,产生破裂时胀 形力达到最大值。 a)径向和厚度方向应变分布 b)切向和径向应变分布 图5-3 胀形件的应变分布和应变状态图 4)应变和板厚的分 布 图5-3是平板毛 坯局部胀形时的应 变分布图。由图中 可见,变形区内径 向应变r和切向应 变全部大于零, 而厚度方向的应变 小于零,坯料变薄 。 5)胀形变形服从材料的变形规律 当存在多种变形可能性时,实际的变形方式 使得载荷最小。毛坯的外径足够大,内孔较小 时,拉深变形阻力和扩孔、翻边变形阻力大于 胀形变形阻力时,变形性质由胀形决定。 图4-6 毛坯尺寸和工序类型的关系 a) b) a)加强筋和凸包
3、压制 b)汽车前围压字 图5-4 起伏成形的例子 (2)平板毛坯胀形成形极限 1)起伏成形 是一种使材料变薄,表面积增大,形 成局部凹进或凸起来改变毛坯形状的方法。如图5-4 所示,起伏成形主要用于压制凸包、加强筋和艺术 装饰品浮雕。 在宽法兰件的成形中,法兰宽度大于某值 后,法兰部分不再产生塑性流动,法兰尺寸 保持不变。成形靠凹模圆角以内材料的变薄 ,极限成形高度与毛坯直径无关,这一阶段 就是胀形变形阶段。它与拉深的分界点取决 于毛坯尺寸,材料性能,模具几何参数和压 边力大小,如图5-5所示,d/D0约在0.38 0.35之间。曲线以上为破裂区,以下为安全 区,线上为临界状态。 图5-5 拉深与起伏成形的分界 2)平板毛坯胀形变形程度及成形极限 压凸包:胀形深度h;最大胀形深度hmax 压筋:(图5-6)伸长率 最大伸长率 (0.70.75) 图5-6 冲制加强筋时的伸长率 如图5-7所示,如果凸包深度大于最大胀形深 度,则应增加工序。与拉深加工不同,由于胀形 时材料变薄严重,工序数不会太多。前道工序主 要目的是使变形均匀, 为后道工序准备材料。 图5-7 两道工序完成的凸形 (2)
4、圆柱形空心毛坯的胀形 1)胀形方式 a橡皮(或聚氨酯)凸模 胀形 该胀形方式如图5-8 所示。由于聚氨酯橡胶优 良的物理机械性能,用它 作工作介质的胀形得到愈 来愈广泛的应用。 图5-8 橡皮凸模胀形 b.分块式凸模胀形 如图5-9所示,采用刚性凸模 ,凸模必须作成分块式,以便出模时由楔状心 块将其分开。 图5-9 分块式凸模胀形 c.液压胀形 如图5- 10所示,用液体作 为凸模的胀形方式 称做液压胀形。 d.石蜡胀形 除采用 橡皮和液体等软模 来成形外,还可采用 石蜡作为传力介质 进行胀形。 a)直接倾注液体法 b)充液橡皮囊法 图5-10 液压胀形 2)圆柱形空心毛坯胀形的成形极限 生产中用 胀形系数K表示圆柱形空心毛坯胀形的变形程 度。用最大胀形系数Kmax表示其破裂成形极 限。 胀形系数: K=dmax/d 在胀形时对毛坯轴向加压的话,胀形成形 极限可以增大。对毛坯变形区局部加热会显 著增大胀形变形程度。 (3)影响胀形成形极限的因素 1)材料性能 加工硬化指数n值对胀形成形极限 影响极大。 n值大,加工硬化能力强,可促使 应变分布趋于均匀化,同时还能提高材料的局 部强度,故
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