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1、中职 冲压工艺与模具结构（第2版）第冲压工艺与模具结构（第2版）-5章电子课件 高教版 第五章 教学纲要 知识目标了解胀形工艺，掌握常见的几种胀形方式及模具结构原理。了解缩口工艺，掌握缩口的支承方式及模具结构原理。了解翻孔与翻边的变形特点，熟悉其工艺计算，掌握其模具结构原理。能力目标。能够看懂胀形模具结构图。能够看懂缩口模具结构图。能够看懂翻孔与翻边模具结构图。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.1 胀形工艺与模具结构 5.1.1 胀形工艺变形特点：图5-1所示是胀形时坯料变形情况，d为变形区直径，D为坯料外径。当D/d3时，d与
2、D之间环形部分金属发生切向收缩的径向拉应力很大，成为相对中心部分的强区，以致环形部分金属根本不可能向凹模内流动。其成形完全依赖于直径d周围以内金属厚度的变薄及表面积的增大。显然，胀形变形区内金属处于两向受拉的应力状态，其成形极限受到拉裂的限制。材料的塑性性能越好，硬化指数越大，可能达到的极限变形程度就越大。坯料胀形区内变形的分布是不均匀的，因此凡是能使变形均匀，降低危险部位应变值的各种因素，均有利于提高极限变形程度。5.1 空心胀形模具结构 空心胀形俗称凸肚，是将空心件或管状坯料沿径向向外扩张，胀出凸肚形的一种加工方法。用这种方法可以制造出许多形状复杂的工件。空心毛坯胀形根据模具结构的不同分类
3、：一类为采用刚性凸模胀形；如图52 另一类为采用柔性模胀形：如图53a为橡胶作凸模的胀形模 图53b为胀形模 图54为轴向压缩液体的胀形的胀形方法。第第四四章章拉拉深深工工艺艺与与模模具具结结构构5.2 缩口工艺与模具结构 如图5-5所示为缩口制件。1、缩口定义：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。缩口工艺在国防工业和民用工业中都有广泛应用，例如制造枪炮的弹壳等。2、缩口工艺变形特点：如图56所示，在缩口变形过程中，坯料变形区受两向压应力的作用，而切向压应力是最大主应力，使坯料直径减小，壁厚和高度增加，因而切向可能产生失稳起皱。同时，在非变形区的筒壁，由于受到
4、全部缩口压力F，也易产生轴向的失稳变形。所以缩口的极限变形程度主要受失稳条件的限制，防止失稳是缩口工艺要解决的主要问题。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.2 缩口工艺与模具结构5.2.2 缩口模具结构:常用的缩口支承方式有如下几种。无支承式，模具简单，其筒壁的稳定性差，如图5-7（a）所示；外支承式，筒壁的稳定性较好，如图5-7（b）所示；内外支承式，模具复杂，但筒壁的稳定性最好，如图5-7（c）所示。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.2 缩口工艺与模具结构图5-8所示是典型的缩口模结构图。成形材料为1mm的08钢。该零件先用拉深工艺制成圆筒形件，再用图示缩
5、口模成形。该模具工作时，毛坯放入外支承内定位，上模下行，首先凹模与外支承相互压紧，然后缩口成形，模具通过上模打料杆12、顶出块9组成的顶出装置退料。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.2 缩口工艺与模具结构图5-9所示为夹紧装置的缩口模。图5-10所示为缩口与扩口复合模，可以得到特别大的直径差。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.2 缩口工艺与模具结构图图5-11所示是倒装挤压式缩口模，此所示是倒装挤压式缩口模，此模的通用性好，更换不同尺寸的凹模模的通用性好，更换不同尺寸的凹模3、导正圈、导正圈4及凸模及凸模6，就可以进行不，就可以进行不同孔径的缩口。导正圈主要
6、起导向和同孔径的缩口。导正圈主要起导向和定位作用，也起一定的外支承作用。定位作用，也起一定的外支承作用。凸模小径起定位和内支承作用。大径凸模小径起定位和内支承作用。大径端面传递压力迫使毛坯进入凹模工作端面传递压力迫使毛坯进入凹模工作部分进行缩口变形。顶件装置起卸件部分进行缩口变形。顶件装置起卸件和导正作用，保证缩口颈部与管子的和导正作用，保证缩口颈部与管子的同轴度同轴度。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构翻孔是在预先制好孔的工序件上或未先制孔的板料上冲制出竖立边缘的成形方法；翻边是使毛坯的平面部分或曲面部分的边缘沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。根
7、据翻孔与翻边坯料变形区的应力状态和变形特点，分伸长类成形与压缩类成形。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构翻孔变形特点图5-12（a）,（b）所示为翻孔变形前、后的等距坐标网格，由图5-12（b）可以看出：坐标网格由扇面变成了矩形，说明金属沿切向伸长，越靠近孔口伸长越大，同心圆之间的距离变化不明显，即金属在径向方向的变形很小。竖边的壁厚有所减薄，尤其在孔口处减薄更为显著。所以翻孔的主要危险在于孔口边缘破裂。破裂的条件取决于变形程度的大小，主要是指翻孔前孔径d与翻孔后孔径D的比值。第第五五章章其其他他成成形形与与模模具具结结构构5.3 翻孔与翻边工艺与
8、模具结构1平板翻孔前预冲孔直径在进行翻孔前，需要在坯料上加工出待翻孔的孔，其孔径按弯曲展开的原则求出，即d=D2(H0.43r0.72t)2先拉深后冲底孔翻孔的工艺计算采用多次翻孔所得制件竖边壁部有严重的变薄，若对壁部变薄有要求，则可采用预先拉深，然后在底部冲孔再翻孔的方法，如图5-13所示。在这种情况下，应先决定预拉深后翻孔所能达到的最大高度，然后根据翻孔高度及零件高度来确定拉深高度及预冲孔直径。此时，预冲孔直径为：d=D+1.14r2h5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构3模具间隙由于翻孔后材料要变薄，凸、凹模间隙可小于材料原始厚度t，一般可取单边间隙Z为：Z=(0.750.85)t5.3 翻
9、孔与翻边工艺与模具结构1翻孔凸模结构翻孔凹模的结构一般对翻孔成形的影响不是很大，其圆角可取决于制件的圆角半径。翻孔凸模圆角半径应尽量取大一些，以利于翻孔变形。图5-14所示是几种常用的圆孔翻孔凸模的形状和主要尺寸。图5-14（a）,（b）,（c）所示的凸模端部没有定位部分。从利于翻孔的角度看，以抛物线形凸模最好，球形次之，平底凸模再次之。而从凸模的加工难易程度看，则正好相反。图5-14（d）,（e）,（f）所示的凸模端部带有定位部分，能对送料精度进行校正。5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构2翻孔模具结构图5-15所示为翻孔模，其结构与拉深模基本相似。其工作过程是将预先冲好孔的毛坯放在凸模上由定位
10、板定位，凹模下行与压边圈一起将毛坯夹紧进行翻孔，凹模上行，压边圈把制件顶起。制件若留在凹模型腔中，则由推件装置推出。5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构5.3.5 翻边模具结构内外缘翻边复合模的结构如图5-18所示。毛坯套在内缘翻边凹模7上定位，为保证内缘翻边凹模7的位置准确，压料板5与外缘翻边凹模3按H7/h6间隙配合。压料板5既起压料作用，又起整形作用，在冲至下止点时，应与下模刚性接触，冲压成形后，该件起顶件作用。5.3 翻孔与翻边工艺与模具结构5.3.6 变薄翻孔在不变薄翻孔时，对于竖边较高的零件，需要先拉深再进行翻孔。翻边变形时竖边材料变薄是一种自然变薄，而变薄翻边则通过减小凸模和凹模的间
11、隙强迫材料变薄，提高工件竖边的高度。如果零件壁部允许变薄，这时应用变薄翻孔，既可提高生产效率，又能节约材料。在实际生产中，变薄翻边通常用于在平板毛坯或半成品的制件上冲制小螺孔的底孔（多为M5以下），又俗称抽芽孔，如图5-19所示。其计算公式如下。坯料预制孔径d0=0.54d1 抽芽孔后的外径 d2=d1+1.3t 芽孔孔边厚度 t1=0.65t 芽孔高度 h=(22.5)t变薄翻孔尺寸也可参考表5-1所列数值。5.3.4 翻边工艺变形特点按照翻边工艺的变形性质，翻边可以分为伸长类翻边和压缩类翻边。1伸长类翻边图5-16所示为伸长类翻边，其中图5-16（a）所示为伸长类平面翻边，图5-16（b）
12、所示为伸长类曲面翻边。2压缩类翻边图5-17所示为压缩类翻边，其中图5-17（a）所示为压缩类平面翻边，图5-17（b）所示为压缩类曲面翻边。图51 胀形变形区 图52 刚性凸模胀形图5-3 柔性模胀形图5-4 轴向压缩液体的胀形方法图5-5 缩口制件图5-6 缩口的应力应变特点图5-7 缩口支承方式图5-8 典型的缩口模结构图 图5-9 夹紧装置的缩口模 图5-10 缩口与扩口复合模图5-11 倒装挤压式缩口模图5-12 翻孔变形情况图5-13 预先拉深的翻孔图5-14 常用的圆孔翻孔凸模的形状和主要尺寸图5-15 翻孔模图5-16 伸长类翻边图5-17 压缩类翻边图5-18 内外缘翻边复合模图5-19 小螺孔的翻孔