模具脹形設(shè)計(jì)-文檔資料

1、15.1 脹脹 形形 在模具的作用下，迫使毛坯厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法叫做脹形。 5.1.1 平板的脹形平板的脹形 在平板毛坯上進(jìn)行脹形加工的通俗名稱很多，例如壓窩、壓加強(qiáng)筋、打包、凸起、起伏成形等，但它們的變形力學(xué)特點(diǎn)是相同的，同屬于脹形。25.1 脹脹 形形 一、脹形的變形特點(diǎn)一、脹形的變形特點(diǎn) 圖5-1所示為在平板毛坯的局部壓窩坑的脹形模。脹形是依靠變形區(qū)部分板料厚度變簿、表面積增大來實(shí)現(xiàn)的。脹形時(shí)變形區(qū)內(nèi)的材料不可能向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移，通常變形區(qū)外的材料也不向變形區(qū)內(nèi)補(bǔ)充，這種脹形也可稱為純脹形。平板毛坯局部脹形時(shí)，一般都屬于這種情況。 脹形屬于伸長類成形。脹

2、形過程中不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，而且在脹形充分時(shí)工件表面很光滑。圖圖5-1 平板毛坯局部脹形平板毛坯局部脹形 35.1 脹脹 形形 二、平板毛坯脹形的變形程度二、平板毛坯脹形的變形程度 脹形屬于伸長類成形，其破壞形式是脹裂或脹破。對于某些產(chǎn)品的脹形件，即使不脹破，板厚過分變薄也是不允許的。因此平板毛坯局部脹形的極限變形程度可按截面最大相對伸長變形不超過工件材料許用伸長率的7075來控制： (0.70.75) (5-1) 式中 L0 、L脹形前、后變形區(qū)截面長度； 工件材料的許用伸長率。 系數(shù)0.70.75可視脹形變形的均勻程度來選取，例如壓加強(qiáng)筋時(shí)，截面為圓弧形時(shí)可取較大值，截面為梯形時(shí)應(yīng)取較小

3、值。 在生產(chǎn)中按式(5-1)核算脹形的變形程度并不方便，按脹形深度控制變形程度則更加直觀。(%)00LLL45.1 脹脹 形形 采用平頭凸模對塑性較好的低碳鋼板、軟鋁板進(jìn)行脹形所能達(dá)到的深度見表5-1。采用球頭凸模脹形能達(dá)到的深度為：，為脹形件的直徑。在平板上壓加強(qiáng)筋時(shí)，如果截面形狀為圓弧形，可能達(dá)到的壓筋深度為壓筋寬度的30左右，即0.3。 a) 先脹形 b) 后整形圖圖5-2 深度較大工件的脹形法深度較大工件的脹形法 55.1 脹脹 形形 如果如圖5-2b所示的平底脹形件的深度超過了表5-1給出的極限值，可先用較大直徑的球頭凸模脹形，得到一個(gè)如圖5-2a所示的工序件，最后用整形法達(dá)到工件所

4、要求的形狀和尺寸。 如果采用上述兩道工序仍不能達(dá)到工件所要求的深度，采用脹形法成形就必須適當(dāng)降低工件的深度。65.1 脹脹 形形 三、平板毛坯脹形力的計(jì)算三、平板毛坯脹形力的計(jì)算 采用剛性凸模對平板毛坯進(jìn)行脹形時(shí)所需的脹形力按下式估算：bKLtF (N) (5-2)式中 L 脹形區(qū)周邊長度（）；t 板料厚度（）； 板料抗拉強(qiáng)度(MPa)； K考慮變形程度大小的系數(shù)，一般取K=0.71。bb75.1 脹脹 形形 在曲柄壓力機(jī)上對板厚小于1.5、成形面積小于2002的小件壓加強(qiáng)筋時(shí)，如在成形后進(jìn)行校形，所需沖壓力按下式計(jì)算： (5-)式中 A 成形區(qū)的面積（2）； t 板料厚度（）； K 系數(shù)，對

5、于鋼為200300 ， 對于銅、鋁為150200 。2AKtF 4mmN4mmN85.1 脹脹 形形 5.1.2空心毛坯的脹形空心毛坯的脹形 空心毛坯的脹形用的工序件可以是一段無底的管子，也可以是帶底的拉深件。作工序件用的管子一般都盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的管材，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)管材不能滿足要求時(shí)，可采用板料彎曲成形后焊接的方法來制備。一、空心毛坯脹形的變形程度一、空心毛坯脹形的變形程度 對空心毛坯的脹形具有與平板毛坯脹形相同的變形特點(diǎn)，應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)也相同。但對空心毛坯的脹形，如圖5-3所示對一段管子的凸肚脹形，為了不脹破，需限制切向最大拉應(yīng)變 不超過材料的許用伸長率： max95.1 脹脹 形形 圖圖5-3

6、 對空心毛坯的脹形對空心毛坯的脹形 max10max00maxddddd (5-) 圖圖5-3 對空心毛坯的脹形對空心毛坯的脹形 令比值dmax/d0為脹形系數(shù)K: K= dmax/d0 (5-5)按式(5-4)脹形系數(shù)與材料的許用伸長率有如下關(guān)系：105.1 脹脹 形形 K1+ (5-6) 式中 d0 脹形前工序件的初始直徑； dmax脹形后工件的最大直徑。 由式(5-6)可見，脹形系數(shù)K可以表示脹形的變形程度。但材料的許用伸長率不能套用材料單向拉伸試驗(yàn)所得的伸長率，因?yàn)槊浶螘r(shí)的應(yīng)力狀態(tài)與單向拉伸不同。 表5-2給出了一些材料的許用伸長率和極限脹形系數(shù)K的實(shí)驗(yàn)值，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。115.1

7、脹脹 形形 二、空心毛坯脹形工序件的計(jì)算二、空心毛坯脹形工序件的計(jì)算 當(dāng)脹形件留有不變形段時(shí)，工序件的直徑就等于不變形段的直徑。當(dāng)脹形件全長都參與脹形時(shí)，如圖5-4a所示的凸肚形件，則脹形前工序件的直徑應(yīng)稍小于工件小端直徑并可利用式(5-5)，按表5-2允許的脹形系數(shù)值 求得工序件直徑。 a) b)圖圖5-4 脹形工序件的尺寸計(jì)算脹形工序件的尺寸計(jì)算125.1 脹脹 形形 三、空心毛坯脹形方法三、空心毛坯脹形方法 按傳力介質(zhì)的不同，空心毛坯的脹形可分為剛性凸模脹形和軟模脹形兩大類。(一) 剛性凸模脹形 圖5-5所示為雙動(dòng)壓力機(jī)用的整體凸模脹形模。1.凸模 2.錐面壓邊圈 3.凹模圖圖5-5 整

8、體凸模脹形模整體凸模脹形模 1上凹模 2.分體凸模 3.錐面導(dǎo)向軸 4.彈性卡圈 5.頂板 6.頂桿 7.下凹模圖圖5-6 分體凸模脹形模分體凸模脹形模135.1 脹脹 形形 如果選用一段管材為脹形前的工序件，應(yīng)將所計(jì)算的值化為最靠近的標(biāo)準(zhǔn)管材直徑。兩者相差較大時(shí)，應(yīng)重新核算變形程度。 對于一個(gè)具體的脹形件，其高度往往是有限的，脹形時(shí)兩端一般不加固定，任其自由收縮，可以減小脹形區(qū)板厚的變薄程度。因此脹形工序件的高度或長度應(yīng)比工件高度增加一收縮量，需切邊時(shí)還需增加一切邊余量。例如對于圖5-4b所示的凸肚脹形件，工序件高度Ho可按下式計(jì)算： (5-7)HLH )4 . 03 . 0(10 式中L脹

9、形區(qū)母線展開長度；H切邊余量，一般取515mm；材料切向最大伸長率，見表5-2。其前面的系數(shù)0.3 0.4決定了收縮量的大小.145.1 脹 形 剛性凸模脹形的優(yōu)點(diǎn)是加工費(fèi)用較低，但存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)。由于凸模是分體的，在下止點(diǎn)處完成最大脹形變形時(shí)，在分型面處將會(huì)出現(xiàn)較大的縫隙，使脹形件的質(zhì)量變壞。同時(shí)受模具制造與裝配精度的影響較大，很難獲得尺寸精確的脹形件，工件表面很容易出現(xiàn)壓痕。當(dāng)工件形狀復(fù)雜時(shí)，給模具制造帶來較大的困難，工件質(zhì)量更難以保證，因而使剛性凸模脹形的應(yīng)用受到很大的限制。 (二)軟模脹形 軟模脹形是以氣體、液體、橡膠及石蠟等作為傳力介質(zhì)，代替金屬凸模進(jìn)行脹形。155.1 脹脹 形形

10、 軟模脹形時(shí)板料的變形比較均勻，容易保證工件的幾何形狀和尺寸精度要求，而且對于不對稱的形狀復(fù)雜的空心件也很容易實(shí)現(xiàn)脹形加工。因此軟模脹形的應(yīng)用比較廣泛，并具有廣闊的發(fā)展前途。 1.聚氨酯橡膠脹形聚氨酯橡膠脹形 圖5-4所示的凸肚形工件，采用圖5-7所示的聚氨酯橡膠脹形模。 圖5-7所示模具為倒裝式結(jié)構(gòu)，當(dāng)管壁較薄時(shí)，如果外側(cè)無支撐段較長，成形時(shí)有可能出現(xiàn)失穩(wěn)起皺。因此聚氨酯橡膠脹形模常采取順裝式結(jié)構(gòu)，可避免管壁失穩(wěn)起皺。圖5-8所示自行車中接頭聚氨酯橡膠脹形模屬于順裝式結(jié)構(gòu)，管壁內(nèi)、外均有支撐，成形時(shí)不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。165.1 脹脹 形形1.上凹模 2.凸模 3.下凹模 4.頂柱 圖圖5

11、- 7 聚氨酯橡膠脹形模聚氨酯橡膠脹形模 1.上壓柱 2.凹模 3.錐套 4.下壓柱 圖圖5-8 自行車中接頭脹形模自行車中接頭脹形模2. 液壓脹形 采用圖5-9所示的液壓脹形模也可以加工管接頭類工件。 1.上凹模 2.頂軸 3.下凹模 a)脹形前 b)脹形時(shí)圖圖5-9 軸向加壓液壓脹形軸向加壓液壓脹形175.1 脹脹 形形1.模片 2.定位梳 3.管坯 4.鉸鏈 5.彈性夾頭 6.左模片 7.右模片 8.鎖片圖圖5-10 臥式波紋管脹形模臥式波紋管脹形模 圖5-10b表示了波紋管臥式液壓脹形模的工作情形。圖5-10c表示了模片和定位梳的平面形狀。185.1 脹脹 形形 波紋管的管坯一般由薄板卷圓后焊接制備，也可由變薄拉深制備，管坯的長度可按母線展開進(jìn)行計(jì)算lDDrrnL2)()(34210n式中 n波紋管的波紋數(shù)； r1波峰中線圓弧半徑； r2 波谷中線圓弧半; D4波峰圓弧中心直徑； D3 波谷圓弧中心直徑； l工藝余量，一般取2030。 管坯的直徑D0就是波紋管的最小直徑，即波谷直徑D1，但為