胀形工艺及参数.pdf

胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 1 o f 7 第 5 章 其它成形工艺与模具设计 5 . 2 胀形 图 5 . 2 . 1 是胀形时坯料的变形情况，图中涂黑 部分表示坯料的变形区。当坯料外径与成形直径的 比值Ｄ/ ｄ＞３时，ｄ与Ｄ之间环形部分金属发生切 向收缩所必需的径向拉应力很大，属于变形的强 区，以致于环形部分金属根本不可能向凹模内流 动。其成形完全依赖于直径为ｄ的圆周以内金属厚 度的变薄实现表面积的增大而成形。很显然，胀形 变形区内金属处于切向和径向两向受拉的应力状 态，其成形极限将受到拉裂的限制。材料的塑性愈 好，硬化指数ｎ值愈大，可能达到的极限变形程度 就愈大。 由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，变 形区的材料不会产生失稳起皱现象，因此成形后零 件的表面光滑，质量好。同时，由于变形区材料截 面上拉应力沿厚度方向的分布比较均匀，所以卸载 时的弹复很小，容易得到尺寸精度较高的零件。 图 5 . 2 . 1 胀形变形区 起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。图 5 . 2 . 2 是 起伏成形的一些例子。经过起伏成形后的冲压件，由于零件惯性矩的改变和材料加工硬化，能 够有效地提高零件的刚度和强度。 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 2 o f 7 图 5 . 2 . 2 起伏成形 加强筋的形式和尺寸可参考表 5 . 2 . 1 ．当在坯料边缘局部胀形时（图 5 . 2 . 2 ｂ、图 5 . 2 . 2 ｄ），由于边缘材料要收缩，因此应预先留出切边余量，成形再切除。 该成形方法的极限变形程度通常有两种确定方法，即试验法和计算法。起伏成形的极限变 形程度，主要受到材料的性能、零件的几何形状、模具结构、胀形的方法以及润滑等因素的影 响。特别是复杂形状的零件，应力应变的分布比较复杂，其危险部位和极限变形程度，一般通 过试验的方法确定。对于比较简单的起伏成形零件，则可以按下式近似地确定其极限变形程 度 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 3 o f 7 如果零件要求的加强筋超过极限变形程度时，可以采用图 5 . 2 . 4 所示的方法，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均匀变形的目的，用第二道工序成形得到 零件所要求的尺寸。 图 5 . 2 . 3 起伏成形前后材料的长度 图 5 . 2 . 4 深度较大的局部胀形法 空心坯料的胀形俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张， 胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波纹管等。 1 .胀形方法 胀形方法一般分为刚性模具胀形和软模胀形两种。 图 5 . 2 . 5 为刚性模具胀形，利用锥形芯块将分瓣凸模顶开，使工序件胀出所需的形状。分 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 4 o f 7 瓣凸模的数目越多，工件的精度越好。这种胀形方法的缺点是很难得到精度较高的正确旋转 体，变形的均匀程度差，模具结构复杂。 图 5 . 2 . 6 是柔性模胀形，其原理是利用橡胶（或聚氨酯）、液体、气体或钢丸等代替刚性 凸模。软模胀形时材料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便于成形复杂的空心零件，所 以在生产中广泛采用。图 5 . 2 . 6 ａ是橡皮胀形，图 5 . 2 . 6 ｂ是液压胀形的一种，胀形前要先在 预先拉深成的工序件内灌注液体，上模下行时侧楔使分块凹模合拢，然后在凸模的压力下将工 序件胀形成所需的零件。由于工序件经过多次拉深工序，伴随有冷作硬化现象，故在胀形前应 该进行退火，以恢复金属的塑性。 1 －凹模 ２－分瓣凸模 3 －拉簧 4 －锥形芯块 图 5 . 2 . 5 用刚性凸模的胀形 1 －凸模 2 －分块凹模 3 －橡胶 4 －侧楔 5 －液体 图 5 . 2 . 6 用软凸模的胀形 图 5 . 2 . 7 是采用轴向压缩和高压液体联合作用的胀形方法。首先将管坯置于下模，然后将 上模压下，再使两端的轴头压紧管坯端部，继而由轴头中心孔通入高压液体，在高压液体和轴 向压缩力的共同作用下胀形而获得所需的零件。用这种方法加工高压管接头、自行车的管接头 和其它零件效果很好。 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 5 o f 7 1 －上模 2 －轴头 3 －下模 4 －管坯 图 5 . 2 . 7 加轴向压缩的液体胀形 图 5 . 2 . 8 胀形前后尺寸的变化 2 .胀形的变形程度 由于坯料的变形程度受到材料的伸长率限制，所以只要知道材料的伸长率便可以按上式求 出相应的极限胀形系数。表 5 . 2 . 2 和表 5 . 2 . 3 是一些材料的胀形系数，可供参考。 3 .胀形的坯料尺寸计算（图 5 . 2 . 8 ） 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 6 o f 7 徐汉注 手头上确切的资料显示 另外在网上查得深拉深材料 S P C D - S D 的延伸率为4 8 ％; 胀形工艺及参数 E d i t e d b y X u H a n a t 2 0 0 6 0 7 0 6P a g e 7 o f 7 S P C E 的延伸率大概比 S P C D 也只是大 2 左右； 在经过多次拉深后，因为加工硬化，其延伸率估计会降低一半左右。 所以 K 1 δ，中的要以当前的延伸率δ值来算，不能用原始值。