第5章 其它成形工艺与模具设计> 5.2 胀形 模具设计与制造 20年4月4日 编辑 rogen汽车工程师 取消关注 关注 私信 图5.2.1是胀形时坯料的变形情况,图中涂黑部分表示坯料的变形区。当坯料外径与成形直径的比值D/d>3时,d与D之间环形部分金属发生切向收缩所必需的径向拉应力很大,属于变形的强区,以致于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。很显然,胀形变形区内金属处于切向和径向两向受拉的应力状态,其成形极限将受到拉裂的限制。材料的塑性愈好,硬化指数n值愈大,可能达到的极限变形程度就愈大。 由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态,变形区的材料不会产生失稳起皱现象,因此成形后零件的表面光滑,质量好。同时,由于变形区材料截面上拉应力沿厚度方向的分布比较均匀,所以卸载时的弹复很小,容易得到尺寸精度较高的零件。 图5.2.1 胀形变形区 起伏成形俗称局部胀形,可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。图5.2.2 是起伏成形的一些例子。经过起伏成形后的冲压件,由于零件惯性矩的改变和材料加工硬化,能够有效地提高零件的刚度和强度。 图5.2.2 起伏成形 加强筋的形式和尺寸可参考表5.2.1.当在坯料边缘局部胀形时(图5.2.2 b、图5.2.2d),由于边缘材料要收缩,因此应预先留出切边余量,成形再切除。 该成形方法的极限变形程度通常有两种确定方法,即试验法和计算法。起伏成形的极限变形程度,主要受到材料的性能、零件的几何形状、模具结构、胀形的方法以及润滑等因素的影响。特别是复杂形状的零件,应力应变的分布比较复杂,其危险部位和极限变形程度,一般通过试验的方法确定。对于比较简单的起伏成形零件,则可以按下式近似地确定其极限变形程 度: 如果零件要求的加强筋超过极限变形程度时,可以采用图5.2.4所示的方法,第一道工序用大直径的球形凸模胀形,达到在较大范围内聚料和均匀变形的目的,用第二道工序成形得到零件所要求的尺寸。 图5.2.3 起伏成形前后材料的长度 图5.2.4 深度较大的局部胀形法 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 胀形方法一般分为刚性模具胀形和软模胀形两种。 图5.2.5 为刚性模具胀形,利用锥形芯块将分瓣凸模顶开,使工序件胀出所需的形状。分瓣凸模的数目越多,工件的精度越好。这种胀形方法的缺点是很难得到精度较高的正确旋转 体,变形的均匀程度差,模具结构复杂。 图5.2.6 是柔性模胀形,其原理是利用橡胶(或聚氨酯)、液体、气体或钢丸等代替刚性凸模。软模胀形时材料的变形比较均匀,容易保证零件的精度,便于成形复杂的空心零件,所以在生产中广泛采用。图5.2.6a是橡皮胀形,图5.2.6b是液压胀形的一种,胀形前要先在预先拉深成的工序件内灌注液体,上模下行时侧楔使分块凹模合拢,然后在凸模的压力下将工序件胀形成所需的零件。由于工序件经过多次拉深工序,伴随有冷作硬化现象,故在胀形前应该进行退火,以恢复金属的塑性。 1-凹模 2-分瓣凸模 3-拉簧 4-锥形芯块 图5.2.5 用刚性凸模的胀形 1-凸模 2-分块凹模 3-橡胶 4-侧楔 5-液体 图5.2.6 用软凸模的胀形 图5.2.7 是采用轴向压缩和高压液体联合作用的胀形方法。首先将管坯置于下模,然后将上模压下,再使两端的轴头压紧管坯端部,继而由轴头中心孔通入高压液体,在高压液体和轴向压缩力的共同作用下胀形而获得所需的零件。用这种方法加工高压管接头、自行车的管接头和其它零件效果很好。 1-上模 2-轴头 3-下模 4-管坯 图5.2.7 加轴向压缩的液体胀形 图5.2.8 胀形前后尺寸的变化 2. 胀形的变形程度 由于坯料的变形程度受到材料的伸长率限制,所以只要知道材料的伸长率便可以按上式求出相应的极限胀形系数。表5.2.2和表5.2.3是一些材料的胀形系数,可供参考。 3. 胀形的坯料尺寸计算(图5.2.8) 给TA打赏 共{{data.count}}人 人已打赏 冷冲模设计与制造