《沖壓工藝及模具設(shè)計》課件第六章 其它沖壓工藝簡介

其它沖壓工藝簡介6.1局部成型與翻邊工藝

6.2縮口工藝與模具設(shè)計

6.3縮口模常見結(jié)構(gòu)形式其它沖壓工藝簡介6.1局部成形與翻邊工藝局部成形與翻邊都是沖壓成型的一種形式。局部成形是在模具的作用下，通過板料厚度的減薄和表面積的增大，從而獲得所需要的幾何形狀。局部成形方法主要有平面板料的局部成形(如壓凸、加強筋、文字及標記等)。汽車的車門等形狀比較復(fù)雜的零件都包含有局部成型。其它沖壓工藝簡介翻邊則是利用模具將已沖制好的內(nèi)孔或外緣翻制成直邊的一種工藝，利用翻邊可以使零件具有良好的剛度或加工成具有外形美觀的立體形狀。同時還可以利用翻邊加工出與相鄰零件配合的其他形狀。本節(jié)主要介紹局部成形與翻邊的成形特點，模具結(jié)構(gòu)與主要參數(shù)。其它沖壓工藝簡介6.1.1局部成形6.1.1.1局部成形的特點(1)局部成形時毛坯材料的變形局限于有限的區(qū)域內(nèi)；(2)局部成形時材料不會失穩(wěn)起皺，這主要是成型部分材料所受的應(yīng)力一般是屬于兩向拉應(yīng)力狀態(tài)；(3)局部成形時材料均為伸長變形，變形區(qū)內(nèi)成型的變化主要是局部表面積增大；其它沖壓工藝簡介6.1.1.2局部成形的形式和尺寸圖6-1局部成形的形狀與尺寸其它沖壓工藝簡介壓制加強筋就是局部成形的一種，局部成形常用在汽車、拖拉機、機車車輛、飛機、家用電器、儀器儀表及電子設(shè)備的薄板零件上。壓制加強筋一般采用金屬模具。常見加強筋的形式如圖6-1所示。其中圖6-1(b)所示的形式應(yīng)用最為廣泛，其尺寸見表6-1。其它沖壓工藝簡介局部成形的變形程度可用延伸率表示（6-1）式中——材料的延伸率，%；、——材料變形前后的長度，mm。序號加強筋的尺寸RhLr1正常4δ3δ10δ2δ2最小3δ2δ7δδ表6-1加強筋的形式和尺寸其它沖壓工藝簡介6.1.1.3局部成形的壓力計算(1)局部成形（壓凸）時的壓力計算在普通壓力機上對料厚δ<1.5mm的小件，局部成形面積在2000mm2以內(nèi)（加強筋除外），進行局部成形時，其壓力計算可按下式進行估算。（6-2）式中——成形力，N；

——局部成形的面積，mm2；

——系數(shù)，對于鋼取30～40；黃銅取20～25。其它沖壓工藝簡介(2)壓制加強筋時按下述近似公式估算（6-3）式中——成形力，N；

——加強筋周長，mm；

——材料厚度，mm；

——材料的抗拉強度，MPa。

——系數(shù)（K=0.7～1），一般根據(jù)筋的寬度、深度而定；窄而深時取其大值，寬而淺時取其小值。

其它沖壓工藝簡介平板毛坯局部成形時的許用成形高度簡圖材料成形參考尺寸軟鋼≤(0.15～0.20)鋁≤(0.1～0.15)黃銅≤(0.15～0.22)表6-2平板毛坯局部成形時的許用成形高度mm其它沖壓工藝簡介6.1.2翻邊孔的翻邊是在預(yù)先沖好孔的毛坯上(有時也不預(yù)沖孔)，依靠材料的伸長，沿孔周邊翻成豎直邊緣的沖壓工序，如圖6-2(a)。

a——平件的翻邊；b、c——拉深件的翻邊

圖6-2圓孔的翻邊形式

其它沖壓工藝簡介6.1.2.1圓孔的翻邊生產(chǎn)實踐中常見的圓孔翻邊歸結(jié)為6-2所示的幾種類型，(a)為在平板件上翻孔，該種工藝一般翻的直邊不會太高；如果需翻成的直邊要求較高，則可先拉深再行翻邊，以便達到圖紙要求高度如圖6-2(b)、(c)所示。圓孔翻邊的工藝性圖6-3翻邊件的工藝尺寸其它沖壓工藝簡介(2)與凸緣平面的夾角半徑r：一般當時，r?。划敃r，r??；若工件的圓角半徑小于以上計算出的數(shù)值，則中間需增加整形工序。(3)翻邊高度H：其它沖壓工藝簡介(4)翻邊凸緣寬度B：B≥H預(yù)先沖制翻邊孔時，孔的表面質(zhì)量要好，否則，達不到所要求的翻邊高度就易破裂。一般在翻孔時從沖孔時的相反方向翻孔，這樣使翻孔毛刺處于翻孔內(nèi)側(cè)，減少破裂。其它沖壓工藝簡介6.1.2.2圓孔翻邊工藝計算預(yù)沖孔直徑d0：翻邊高度H：式中；其余代號含義見圖6-2。(6-4)

(6-5)

其它沖壓工藝簡介6.1.2.3翻邊系數(shù)圓孔翻邊時，材料的變形程度與翻邊系數(shù)K決定。

（6-6）材料K備注軟鋼0.72～0.68延伸率25～30%軟鋼0.78～0.75延伸率20～25%黃銅0.68～0.62鋁0.70～0.64表6-3常用材料的翻邊系數(shù)其它沖壓工藝簡介6.1.2.4極限翻邊系數(shù)翻孔時孔邊不破裂所能達到的最小值。稱為極限翻邊系數(shù)。它一般與材料塑性、翻邊凸模的形式、孔的加工方法以及預(yù)制孔的孔徑與材料厚度的比值等因素有關(guān)。其它沖壓工藝簡介6.1.2.5翻邊力的計算采用圓柱形凸模翻孔時，其翻邊力可按下式估算。(6-7)式中——翻邊力，N；——材料厚度，mm；——材料的屈服極限，NPa；——翻邊直徑（按中徑計算），mm；

——預(yù)沖孔直徑，mm。

其它沖壓工藝簡介6.1.2.6翻邊凸、凹摸的結(jié)構(gòu)圖6-4圓孔穿刺翻孔其它沖壓工藝簡介(a)—圓頂形(b)—平頭形圖6-5圓頭形翻孔凸模其它沖壓工藝簡介圖6-6圓孔翻孔模(用于圓孔直徑10毫米以下)圖6-7圓孔翻孔模(常用于直徑較大規(guī)格的翻孔)其它沖壓工藝簡介表6-4平面毛坯翻邊時凸、凹模之間的間隙mm6.1.2.7翻邊的凸、凹摸間隙其它沖壓工藝簡介δ0.80.61.00.751.20.91.51.12.01.5表6-5預(yù)先拉深翻邊時凸、凹模之間的間隙mm其它沖壓工藝簡介6.1.2.8外緣的翻邊外沿翻邊是沿毛坯的外輪廓，借助材料的拉深或壓縮，形成高度不大的豎邊的沖壓工序。(1)外緣翻邊變形程度計算常見的翻邊一般有兩大類：外凸翻邊；內(nèi)凹翻邊如圖6-8。一般比較復(fù)雜形狀的零件的外緣翻邊不外乎多種翻邊的組合，如內(nèi)凹翻邊；外凸翻邊；彎曲；內(nèi)孔翻邊等。其它沖壓工藝簡介（a）——外凸（b）——內(nèi)凹圖6-8外凸與內(nèi)凹翻邊其它沖壓工藝簡介對圖6-8所示的翻邊其變形程度，可用下式計算其變形量。對外凸翻邊圖6-8（a）的情形：(6-8)對內(nèi)凹翻邊圖6-8（b）的情形：(6-9)沖壓常用材料的許用變形程度一般可從手冊上查到。其模具結(jié)構(gòu)與凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計在此不詳述。其它沖壓工藝簡介(2）外凸與內(nèi)凹翻邊模的特點該類零件，由于是非軸對稱零件，壓力中心一般不在零件的平面形狀的中心。翻邊時坯料易滑動，定位不可靠，因此其模具具有如下特點：①成對沖壓為了克服由于不對稱變形引起毛坯在翻邊過程中的竄動，常把翻邊件設(shè)計成對稱布置的成對沖壓件，成形后再把翻邊件從中剖開，得到兩個零件。其它沖壓工藝簡介②設(shè)置工藝孔增加定位銷為了防止工件竄動，在不影響實用性能的情況下，可在坯料上預(yù)先加工出工藝孔，用于零件在成型過程的定位；如果不能設(shè)置定位銷，在模具設(shè)計時可設(shè)計成對稱放置，兩件一次成型，但要考慮模具的定位以及凸、凹模加工方便。③壓邊力足夠大設(shè)計模具時，要加大不變形部分的壓料力，使坯料難以竄動，從而保證零件的翻邊精度和質(zhì)量。除去圓孔翻邊、內(nèi)外緣翻邊外，還有變薄翻邊和其他的特殊翻邊，讀者可進行自學。其它沖壓工藝簡介6.1.3常見成形模結(jié)構(gòu)(1)翻孔模如圖6-9所示，工作時將預(yù)先沖孔的毛坯放在凸模上由定位板定位，凹模下行與壓料板一起夾緊毛坯進行翻邊，凹模上行壓料板把工件頂起。若工件留在凹模內(nèi)，則由打桿和推件塊把工件推出。其它沖壓工藝簡介1—凹模；2—推件塊；3—定位板；4—凸模；5—壓料板圖6-9翻孔模其它沖壓工藝簡介(2)內(nèi)外緣翻邊模（圖6-10）工作時將毛坯套在凸模上并由它定位，凸模裝在壓料板上，為了保證凸模的位置準確，壓料板需與凹模按間隙配合()裝配。壓料板既起壓料作用，又起整形凹模的作用，故壓至下死點時應(yīng)與下模座剛性接觸，最后起頂件作用。內(nèi)緣翻邊后，在彈簧作用下頂件塊從凸模中把工件頂起。推件塊先由彈簧作用，沖壓時始終保持與毛坯接觸，到下死點時與凸模固定板剛性接觸，把Φ25.5mm的圓壓出。上模的出件，為防止彈簧力量不足，采用剛性推件裝置一打桿、推板、連接椎桿和椎件塊。其它沖壓工藝簡介1—凸凹模；2—凸模固定板；3—凹模；4、7—凸模；5—壓料板；6—頂件塊；8—推件塊圖6-10內(nèi)外緣翻邊模其它沖壓工藝簡介（3）端頭翻孔模（圖6-11）上模采用帶斜楔的裝置，在一次行程中，先將毛坯端部壓傾斜再壓平，從而完成翻邊工序，操作簡單，定位可靠。將毛坯放入右固定凹模內(nèi)，搬動凸輪手把使左活動凹模右行，把毛坯夾緊。上模下行，壓平凸模的導(dǎo)頭導(dǎo)正毛坯．然后由三塊組成的環(huán)狀翻邊凸模把毛坯端部壓斜，見圖6-11（a）。上模繼續(xù)下行，楔面作用使翻邊凸模沿徑向撐開，壓平凸模的環(huán)狀平面將毛坯壓平，見圖6-11（b）。上?；爻蹋谙鹌ず屠傻淖饔孟?，使三塊翻邊凸模復(fù)位合攏。其它沖壓工藝簡介1—壓平凸模；2—壓緊套；3、8—墊板；4—翻邊凸模；5—右活動凹模；6—蓋板；7—右固定凹模；9—凸輪手把

圖6-11端頭翻邊模

其它沖壓工藝簡介（4）翻口、局部成形模（圖6-12）工件用凸模5的頭部和定位塊9定位，當壓力機滑塊到下死點時，沖模處于鐓死狀態(tài)；當壓力機滑塊上行時，成形凸模4在托桿6的作用下將制件從凸模上頂出，并在頂銷7經(jīng)彈簧8的作用下使工件脫開成形凸模4，最后，頂出器2在打桿1的作用下將制件推下。為便于維修，凹模3做成鑲塊式的，為了保證使用壽命，凸模5和凹模3用合金鋼制造。其它沖壓工藝簡介1—打桿；2—頂出器；3—凹模；4、5—凸模；6—托桿；7—頂銷；8—彈簧；9—定位塊圖6-12翻口、局部成形模其它沖壓工藝簡介6.2縮口工藝與模具設(shè)計

6.2.1縮口工藝的特點及變形程度通過縮口模使筒形或管形件口部直徑縮小的加工工藝叫縮口。圖6-12所示，采用錐形面凹模對筒形件口部進行縮口成形?？s口時，縮口端的材料在錐形凹模的壓力下向凹模內(nèi)滑動，直徑減小，壁厚和高度增加。制件厚度不大時，可以近似認為變形區(qū)處于兩向受壓的平面應(yīng)力狀態(tài)(切向和徑向)，而主要受切向壓力作用。應(yīng)變則是徑向壓縮應(yīng)變?yōu)樽畲髴?yīng)變，因而厚度和長度方向為伸長變形，且厚度方向的變形量大于長度方向的變形量。其它沖壓工藝簡介圖6-12縮口時制件的受力狀態(tài)

其它沖壓工藝簡介圖6-12縮口時制件的受力狀態(tài)縮口變形程度用縮口系數(shù)表示:(6-10)式中——總縮口系數(shù)；

——第n次縮口后的尺寸，mm；

——縮口前的尺寸，mm?？s口系數(shù)與材料的力學性能、料厚、凹模的錐角、模具的形式、凹模型面的粗糙度、潤滑條件、制件縮口端邊緣質(zhì)量等條件有關(guān)。其它沖壓工藝簡介材料名稱模具形式無支承外支承內(nèi)外支軟鋼0.70～0.750.55～0.600.30～0.35黃銅H62、H680.65～0.700.50～0.550.27～0.32鋁0.68～0.720.53～0.570.27～0.32硬鋁（退火）0.73～0.800.60～0.630.35～0.40硬鋁（淬火）0.75～0.800.68～0.720.40～0.43表6-6各種材料首次變形的縮口系數(shù)其它沖壓工藝簡介6.2.2縮口工藝計算6.2.2.1縮口次數(shù)計算如果計算出的縮口系數(shù)值小于表6-6中的時，則需要多次縮口，其縮口次數(shù)一般按下式估算。式中——為平均縮口系數(shù)，計算時可按表6-7查。（6-11）其它沖壓工藝簡介材料材料厚度/mm～0.5＞0.5～1＞1黃銅0.850.8～0.70.7～0.65鋼0.850.750.7～0.65表6-7平均縮口系數(shù)其它沖壓工藝簡介6.2.2.2各次縮口系數(shù)的確定由于材料變形過程中會產(chǎn)生加工硬化，從縮口工藝考慮，縮口次數(shù)不宜過多。多次縮口時。前一次縮口應(yīng)盡量為后工序創(chuàng)造有利條件，也就是說具備足夠的預(yù)備變形，否則后續(xù)縮口工序會產(chǎn)生失穩(wěn)，導(dǎo)致后道工序無法進行，致使零件產(chǎn)生缺陷。其它沖壓工藝簡介各次縮口系數(shù)可按下式來選擇：首次縮口系數(shù)：(6-12)第二次縮口系數(shù)：(6-13)以后各次縮口系數(shù)：（6-14）其它沖壓工藝簡介表6-7縮口毛坯計算公式其它沖壓工藝簡介6.2.2.4縮口力的計算對無支承的縮口工藝的縮口模按下式估算其縮口力。式中——縮口力，N；

——半成品的厚度，mm；其它沖壓工藝簡介

——半成品的直徑，mm；

——縮口后的尺寸（中心層），mm;

——工件與凹模接觸面摩擦系數(shù)；

——縮口凹模的半錐角，（°）。

——速度系數(shù)，機械壓力機取。其它沖壓工藝簡介6.2.3縮口模的常見結(jié)構(gòu)形式

1—凹模2