模具脹形設(shè)計(jì)ppt課件

1、5.1 脹 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 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。,1,5.1 脹 形,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(lái)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(zhǎng)類成形。脹形過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，而且

2、在脹形充分時(shí)工件表面很光滑。,圖5-1 平板毛坯局部脹形,2,5.1 脹 形,二、平板毛坯脹形的變形程度 脹形屬于伸長(zhǎng)類成形，其破壞形式是脹裂或脹破。對(duì)于某些產(chǎn)品的脹形件，即使不脹破，板厚過(guò)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(duì)伸長(zhǎng)變形不超過(guò)工件材料許用伸長(zhǎng)率的7075來(lái)控制： (0.70.75) (5-1) 式中 L0 、L脹形前、后變形區(qū)截面長(zhǎng)度； 工件材料的許用伸長(zhǎng)率。 系數(shù)0.70.75可視脹形變形的均勻程度來(lái)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

3、則更加直觀。,3,5.1 脹 形,采用平頭凸模對(duì)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5-2 深度較大工件的脹形法,4,5.1 脹 形,如果如圖5-2b所示的平底脹形件的深度超過(guò)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。,5,5

4、.1 脹 形,三、平板毛坯脹形力的計(jì)算 采用剛性凸模對(duì)平板毛坯進(jìn)行脹形時(shí)所需的脹形力按下式估算：,(N) (5-2),式中 L 脹形區(qū)周邊長(zhǎng)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。,6,5.1 脹 形,在曲柄壓力機(jī)上對(duì)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(duì)于鋼為200300 ， 對(duì)于銅、鋁為150200 。,7,5.1 脹 形,5.1.2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(wú)底的管子，也

5、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(lái)制備。 一、空心毛坯脹形的變形程度 對(duì)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(duì)空心毛坯的脹形，如圖5-3所示對(duì)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(guò)材料的許用伸長(zhǎng)率：,8,5.1 脹 形,圖5-3 對(duì)空心毛坯的脹形,圖5-3 對(duì)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(zhǎng)率有如下關(guān)系：,9,5.1 脹 形,K1+ (5-6) 式中 d0

6、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(zhǎng)率不能套用材料單向拉伸試驗(yàn)所得的伸長(zhǎng)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(zhǎng)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。,10,5.1 脹 形,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(zhǎng)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5-4 脹形工序件的尺寸計(jì)算,

7、11,5.1 脹 形,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5-5 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5-6 分體凸模脹形模,12,5.1 脹 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(duì)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。

8、因此脹形工序件的高度或長(zhǎng)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(duì)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),式中L脹形區(qū)母線展開長(zhǎng)度； H切邊余量，一般取515mm； 材料切向最大伸長(zhǎng)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.,13,5.1 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(lái)較大的困難

9、，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。,14,5.1 脹 形,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(duì)于不對(duì)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 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(wú)支撐段較長(zhǎng)，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

10、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。,15,5.1 脹 形,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5-9 軸向加壓液壓脹形,16,5.1 脹 形,1.模片 2.定位梳 3.管坯 4.鉸鏈 5.彈性?shī)A頭 6.左模片 7.右模片 8.鎖片 圖5-10 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。,17,5.1 脹 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(zhǎng)度可按母線展開進(jìn)行計(jì)算,(5-8),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，但為了便于裝入管坯，可使D0比D1小12mm