成形模设计模块

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1、模块五模块五 成形工艺与成形模成形工艺与成形模中原工学院材料与化工学院中原工学院材料与化工学院概述概述一、概念一、概念 成形工序是指用各种局部变形的方法来改变坯料或成形工序是指用各种局部变形的方法来改变坯料或工序件形状的加工方法，他们常和其他冲压工序组合在一工序件形状的加工方法，他们常和其他冲压工序组合在一起，加工某些复杂形状的零件。起，加工某些复杂形状的零件。二、具体工序二、具体工序 主要包括胀形、翻边、缩口、校形、旋压等加工工序。主要包括胀形、翻边、缩口、校形、旋压等加工工序。三、成形工序加工的零件三、成形工序加工的零件学习项目一学习项目一 胀形胀形 一般将空心件或管状件沿径向向外扩张以及

2、在坯料的平面一般将空心件或管状件沿径向向外扩张以及在坯料的平面或曲面上使之凸起或凹进的成形统称为胀形。或曲面上使之凸起或凹进的成形统称为胀形。a)、b)平板坯料胀形平板坯料胀形c)、d)管状件胀形管状件胀形一、变形特点一、变形特点 变形区位置：胀形凸模下方材料。变形区位置：胀形凸模下方材料。 变形特点：变形区大部分材料受变形特点：变形区大部分材料受双向拉应力作用而变形，其厚度变薄、双向拉应力作用而变形，其厚度变薄、表面积增大，形成一个凸起。表面积增大，形成一个凸起。 应力分析：径向和切向受双向拉应力分析：径向和切向受双向拉应力作用。应力作用。 主要破坏形式：胀裂。主要破坏形式：胀裂。 二、起伏

3、成形二、起伏成形 平板坯料在模具的作用下，产生局部凸起的冲压方法称为平板坯料在模具的作用下，产生局部凸起的冲压方法称为起伏成形起伏成形。 1. 压加强筋压加强筋 由于压筋后零件惯性矩的改变和材料加工后的硬化，能够由于压筋后零件惯性矩的改变和材料加工后的硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度，压加强筋的工艺在生产中应用有效地提高零件的刚度和强度，压加强筋的工艺在生产中应用广泛。广泛。 （1）极限变形程度的表示方法）极限变形程度的表示方法 式中式中 分别为起伏成形前后的材料长度。分别为起伏成形前后的材料长度。 材料的伸长率。材料的伸长率。)75. 07 . 0(00lllll 、0（2）冲压加强筋的

4、变形力计算）冲压加强筋的变形力计算 式中式中 F变形力（变形力（N）；）； K系数，系数，K=0.71（加强筋形状窄而深时取大值，宽（加强筋形状窄而深时取大值，宽而浅时取小值）；而浅时取小值）； L加强筋的周长（加强筋的周长（mm）；）； 材料厚度（材料厚度（mm）；）； 材料的抗拉强度（材料的抗拉强度（MPa）。bbKLF 2. 压凸包压凸包 压凸包时，有效坯料直径与凸模直径的比值应大于压凸包时，有效坯料直径与凸模直径的比值应大于4。此时。此时坯料外区是相对的强区，不会向里收缩。变形属于局部胀形，坯料外区是相对的强区，不会向里收缩。变形属于局部胀形，否则便成为拉深。否则便成为拉深。 冲压凸包

5、的高度因受材料塑性的限制不能太大，平板坯料冲压凸包的高度因受材料塑性的限制不能太大，平板坯料压凸包时的许用成形高度可由书中表查得。压凸包时的许用成形高度可由书中表查得。 如果零件凸包高度超出极限如果零件凸包高度超出极限值，则可采用右图所示的方法，值，则可采用右图所示的方法，第一道工序用大直径的球形凸模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，用第二道工序均匀变形的目的，用第二道工序最后成形得到所要求的尺寸。最后成形得到所要求的尺寸。 三、空心坯料的胀形三、空心坯料的胀形 空心坯料胀形是迫使材料沿径向伸展，胀出所需的凸起曲空心坯料胀形是迫

6、使材料沿径向伸展，胀出所需的凸起曲面，可用于制造许多形状较为复杂的零件。面，可用于制造许多形状较为复杂的零件。 1. 胀形方法胀形方法 刚性凸模胀形刚性凸模胀形：模具结构复杂，成本高，零件精度差。：模具结构复杂，成本高，零件精度差。 软凸模胀形软凸模胀形：模具结构简单，坯料变形均匀，能成形复杂：模具结构简单，坯料变形均匀，能成形复杂形状的零件形状的零件 。 液压胀形液压胀形：可加工大型零件，且液体的传力均匀，零件表：可加工大型零件，且液体的传力均匀，零件表面质量好。面质量好。 2. 胀形的变形程度胀形的变形程度 胀形系数：胀形系数：式中式中 胀形处最大直径；胀形处最大直径； D空心坯料原来的直

7、径。空心坯料原来的直径。 胀形系数胀形系数K和材料伸长率的关系为和材料伸长率的关系为DdKmaxmaxd1maxKDDd1K 3. 胀形的坯料计算胀形的坯料计算 为便于材料的流动，减少变形区材料的变薄率，在胀形时为便于材料的流动，减少变形区材料的变薄率，在胀形时坯料端头一般不予固定，使其能自由收缩，因此坯料高度要考坯料端头一般不予固定，使其能自由收缩，因此坯料高度要考虑增加一个必缩量并留有切边余量。虑增加一个必缩量并留有切边余量。 坯料直径：坯料直径： 坯料长度：坯料长度： 变形区母线长度（变形区母线长度（mm）；）； 坯料切向拉伸的切向伸长率（坯料切向拉伸的切向伸长率（%）；）； b切边余量

8、，一般取切边余量，一般取515mm； 0.30.4为切向伸长伸长而引起的高度减小所需的系数。为切向伸长伸长而引起的高度减小所需的系数。KdDmaxblL)4 . 03 . 0(1 l 5. 胀形模的结构胀形模的结构 结构可分为整体式和分块式两大类。结构可分为整体式和分块式两大类。 整体式凹模必须有足够的强度，因为工作压力都由它承整体式凹模必须有足够的强度，因为工作压力都由它承受。受力较大的胀形凹模，可带有铸造加强筋或受。受力较大的胀形凹模，可带有铸造加强筋或 预应力圈。预应力圈。 分块式胀形凹模必须根据零件合理选择分模面，分块数应分块式胀形凹模必须根据零件合理选择分模面，分块数应尽量减少。在闭

9、合状态下，分模面应紧密贴合，形成完整的凹尽量减少。在闭合状态下，分模面应紧密贴合，形成完整的凹模型腔，在对缝处不应有间隙和不平。分模块用整体模套固模型腔，在对缝处不应有间隙和不平。分模块用整体模套固紧。紧。 橡胶胀形凸模的结构尺寸需设计合理。由于橡胶凸模是主橡胶胀形凸模的结构尺寸需设计合理。由于橡胶凸模是主要的承力和传力件，所以必须采用具有一定强度、硬度和弹性要的承力和传力件，所以必须采用具有一定强度、硬度和弹性的橡胶。的橡胶。1-下模板下模板 2-螺栓螺栓 3-压包凸模压包凸模 4-压包凹模压包凹模 5-胀形下模胀形下模 6-胀形上模胀形上模7-橡胶橡胶 8-拉杆拉杆9-上固定板上固定板 1

10、0-上模板上模板 11-螺钉螺钉 12-模柄模柄13-弹簧弹簧 14-螺母螺母 15-拉杆螺钉拉杆螺钉16-导柱导柱 17-导套导套罩盖胀形模罩盖胀形模成形工序成形的零件成形工序成形的零件用刚性凸模的胀形用刚性凸模的胀形1-凹模凹模 2-分瓣凸模分瓣凸模 3-拉簧拉簧4-锥形芯块锥形芯块 5-零件零件软模胀形软模胀形1-凹模凹模 2-零件零件 3-橡胶凸模橡胶凸模 4-下凹模下凹模 5-软垫块软垫块 液体胀形液体胀形 加轴向压缩的液体胀形加轴向压缩的液体胀形 1-上模上模 2-轴头轴头 3-下模下模 4-管坯管坯 5-零件零件学习项目二学习项目二 翻边翻边 概念：翻边是在模具的作用下，将坯料的

11、孔边缘或外边缘概念：翻边是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘翻成竖立直边的成形方法。翻成竖立直边的成形方法。 分类：分类： 内孔翻边内孔翻边 伸长类翻边伸长类翻边 外缘翻边外缘翻边 压缩类翻边压缩类翻边 翻边零件翻边零件a）b）c）d）-内孔翻边内孔翻边 e）f）-外缘翻边外缘翻边 一、圆孔翻边一、圆孔翻边 1. 圆孔翻边的变形特点与翻边系数圆孔翻边的变形特点与翻边系数 变形区变形区：内径为：内径为d、外径为、外径为D的环形的环形部分。部分。 变形特点变形特点： 切向：切向： 材料伸长材料伸长 厚度减薄厚度减薄 易裂；易裂； 径向：径向： 同心圆之间的间距基本不变同心圆之间的间距基本不变