縮口成形工藝與模具設(shè)計(jì)

1、5.3 縮口成形工藝與模具設(shè)計(jì)縮口（ necking）是指將預(yù)先拉深成形的圓筒或管狀坯料，通過縮口 模將其口部縮小的一種成形工藝。5.3.1 典型案例工件名稱：氣瓶 生產(chǎn)批量：中批量 材料： 08 鋼 料厚： 1mm工件簡圖：如圖 5-27 所示5.3.2 縮口成形的特點(diǎn)與變形程度1. 縮口成形的特點(diǎn)圖 5-28 為同形件縮口成形示意圖?？s口時(shí)，縮口端的材料在凹模的壓力下向凹 模內(nèi)滑動(dòng)，直徑減小，壁厚和高度增加。 制件壁厚不大時(shí)， 可以近似地認(rèn)為變形區(qū) 處于兩向 （切向和徑向 ）受壓的平面應(yīng)力狀 態(tài)，以切向壓力為主。應(yīng)變以徑向壓縮應(yīng) 變?yōu)樽畲髴?yīng)變， 而厚度和長度方向?yàn)樯扉L 變形， 且厚度方向的

2、變形量大于長度方向 的變形量。由于切向壓應(yīng)力的作用，在縮口時(shí)坯料易于失穩(wěn)起皺；同時(shí)非變形區(qū)的筒 壁，由于承受全部縮口壓力，也易失穩(wěn)產(chǎn) 生變形， 所以防止失穩(wěn)是縮口工藝的主要 問題。2 縮口成形的變形程度縮口的極限變形程度主要受失穩(wěn)條件的限制，縮口變形程度用總縮口系數(shù)ms表示。式中ms -總縮口系數(shù)料厚、模具形式與表面質(zhì)量、制件縮口端邊緣情況及潤滑條件等有關(guān)。表5-9所示為各種材料的縮口系數(shù)。d -縮口后直徑（mm）; D -縮口前直徑（mm ）。 縮口系數(shù)的大小與材料的力學(xué)性能、當(dāng)工件需要進(jìn)行多次縮口時(shí)，其各次縮口系數(shù)的計(jì)算為:首次縮口系數(shù)m1=0.9 m均以后各次縮口系數(shù)ml-八匕 '

3、;【丄：-'m均式中m均-平均縮口系數(shù)；m I + m2 + m3 + + mnm均=”案例工藝分析；氣瓶為帶底的筒形縮口工件，可采用拉深工藝制成圓筒形件，再進(jìn)行縮口成形。 縮口系數(shù)計(jì)算；表5-9 各種材料的縮口系數(shù)均m-承 外支一一,511>鋁-7a886a3 a23 a|7 火 鋁 硬o8 a37 a36 ,60 a53 a|7 火 (# 鋁 硬o8 a57 a36. aa鋼58 aa56 a ,7 aa g7 a6075 a537 O3 a由圖5-27可知，d=35mm.D=49mm,則縮口系數(shù)因該工件為有底縮口件，所以只能采用外支承方式的縮口模具，查表5-9得許用縮口系數(shù)

4、為 0.6，則該工件可一次縮口成形?？s口工藝計(jì)算i.毛坯咼度計(jì)算縮口后，工件高度發(fā)生變化，縮口毛坯高度按下式計(jì)算，式中符號(hào)如圖5-29所 示。圖 5-29a 形式：圖 5-29b 形式 :由圖 5-27 可知， h=79mm, 則毛坯高度為取 H=111.3mm, 縮口前毛坯如圖 5-30 所示。2. 縮口凹模的半錐角 a縮口凹模的半錐角 a 在縮口成形中起著重要作用。一般使用 a,<45, 最好使 a 在 30 以內(nèi)，當(dāng) a 較為合理時(shí)，允許的極限縮口系數(shù) m 可比平均縮口系數(shù) m 均小 10%15%.3 縮口力計(jì)算在無內(nèi)支承進(jìn)行時(shí)，縮口力 F 可用下式進(jìn)行計(jì)算。是中 -縮口前料厚；-

5、縮口前直徑；-工件縮口部分直徑；-工件與凹模間的摩擦因數(shù)；-材料抗拉強(qiáng)度；-凹模圓錐半角；-速度系數(shù)，用普通壓力機(jī)時(shí)， k=1.15由附錄A可查得，=430Mpa,凹模與工件的摩擦因數(shù) =0.1,根據(jù)圖5-27,縮口 力 F 為；4.縮口模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見的縮口模結(jié)構(gòu)如圖 5-31 所示。圖 5-31 縮口模結(jié)構(gòu)無支承縮口成形 外支承縮口成形 內(nèi)支承縮口成形1-凹模 2-外支承 3-下支承縮口模采用外支承式一次成形， 縮口凹模工作表面的表面粗糙度為 Ra=0.4m,采用 后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套模架,導(dǎo)柱、導(dǎo)套加長為 2 1 0m m 。因模具閉合高度為 275mm, 則選用400KN開式可傾式壓力機(jī)。縮口模結(jié)構(gòu)如圖 5-32所示。圖 5-32 氣瓶縮口模裝配圖1- 下模座 2、14