第5章_成形工艺与模具设计

1、第5章 成形工艺与模具设计 内容简介： 在掌握冲裁、弯曲、拉深成形工艺与模具设计的基础之上，本章介绍其它成形工艺特点和模具结构特点。涉及胀形、翻边、缩口与扩口等成形工序的变形特点、工艺与模具设计特点。学习目的与要求： 1.了解胀形、翻边、缩口与扩口等工序的变形特点；2.了解胀形模、翻边模、缩口模的结构特点。 第5章 成形工艺与模具设计 重点：胀形、翻边工序的变形特点、工艺计算和模具结构特点。 难点：翻边工序的变形特点和工艺计算第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形 在模具的作用下，迫使毛坯减薄和表面积增大，以获得零件几何形状的冲压加工方法叫做胀形。胀形方法主要用于平板毛坯的局部成形，圆柱形空

2、心毛坯或管状毛坯沿径向向外扩张等。胀形是冲压变形的一种基本成形方法。第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺1.平板毛坯的局部胀形 用凸模冲压平板毛坯，当毛坯外形尺寸大于3倍变形区尺寸时，变形只发生在与凸模接触的区域内，此即为平板毛坯的局部胀形。 第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺1.平板毛坯的局部胀形 用凸模冲压平板毛坯，当毛坯外形尺寸大于3倍变形区尺寸时，变形只发生在与凸模接触的区域内，此即为平板毛坯的局部胀形。(1)压加强筋 加强筋能够一次成形的条件是：)75. 07 . 0(1LLL第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺1.

3、平板毛坯的局部胀形 用凸模冲压平板毛坯，当毛坯外形尺寸大于3倍变形区尺寸时，变形只发生在与凸模接触的区域内，此即为平板毛坯的局部胀形。(1)压加强筋 加强筋能够一次成形的条件是：)75. 07 . 0(1LLLKLtPb 第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺1.平板毛坯的局部胀形(1)压加强筋 压加强筋的变形力按下式计算：KLtPb (2) 压凸包冲压凸包时，凸包高度受到材料性能参数、模具形状及润滑条件的影响，一般不能太大。冲压力用下式计算：2AKtP 第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺2. 圆柱空心毛坯的胀形(1)胀形的变形程度 0maxddK

4、100maxKddd(2）毛坯的尺寸计算胀形件的毛坯可取：Kddmax0bKLL)1 (0第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.1胀形工艺2. 圆柱空心毛坯的胀形(3)胀形力的计算胀形力按下式计算： bdtpmax2Rtdtpb22max第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.2胀形模设计 胀形的方法一般有机械胀形、橡皮胀形、液压胀形。(1)滑块式机械胀形 第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.2胀形模设计(2)无凸模机械胀形 第5章 成形工艺与模具设计 5.1 胀形5.1.2胀形模设计(3)橡皮胀形 1凸模；2凹模(2块)；3橡皮第5章 成形工艺与模具设计 5.1

5、 胀形5.1.2胀形模设计(3)液压胀形 第5章 成形工艺与模具设计 5.2 罩盖胀形模设计详解 第5章 成形工艺与模具设计 5.2 罩盖胀形模设计详解5.2.1胀形模工艺分析 胀形属于伸长类成形。胀形过程中不会产生失稳起皱现象，且在胀形充分时制件表面很光滑，这是由于材料硬化作用的结果。 第5章 成形工艺与模具设计 5.2 罩盖胀形模设计详解5.2.2 罩盖胀形的工艺计算(1)胀形件毛坯尺寸的工艺计算1)计算毛坯直径 第5章 成形工艺与模具设计 5.2 罩盖胀形模设计详解5.2.2 罩盖胀形的工艺计算(1)胀形件毛坯尺寸的工艺计算2)计算侧壁胀形的胀形系数3)计算毛坯高度(2)胀形力的计算1)

6、计算单位胀形力 第5章 成形工艺与模具设计 5.2 罩盖胀形模设计详解5.2.3 罩盖胀形模的装配设计 1.导柱 2.导套 3.上模座 4. 凸模固定板 5. 橡胶凸模 6. 模柄 7.压料螺栓8. 弹簧 9.定位板 10 凹模上部件 11. 凹模下部件 12. 凹模固定板 13.下模座第5章 成形工艺与模具设计 5.3 翻边 翻边是将制件的边缘翻成竖直或呈一定角度的直边，是冲压成形工序之一。 按工艺特点，翻边可分为内孔(圆孔/非圆孔)翻边、外缘翻边(含内曲翻边和外曲翻边)等；按变形性质可分为伸长类翻边、压缩类翻边以及属于体积成形的变薄翻边等。 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺

7、1.内孔翻边(1)翻边系数 DdK 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺1.内孔翻边(2) 毛坯计算 1) 平板毛坯上的圆孔翻边由于翻边时材料主要是切向拉伸，厚度变薄，而径向变形不大，因此，在作毛坯计算时可根据弯曲件中性展长度不变的原则近似地求出预制孔尺寸。 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺1.内孔翻边(2) 毛坯计算 2)拉深件底部冲孔翻边在拉深件底部冲孔翻边时，应先决定翻边所能达到的最大高度，然后根据翻边高度及制件高度来确定拉深高度。 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺1.内孔翻边 (3) 翻边力的计算 用圆柱形凸模进行翻边时，翻边力可按下式计算：

8、 如果用球形凸模或锥形凸模翻边时，所需的力略小于用上式计算的数值。 tdDFs)(1 . 1第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺1.内孔翻边 (4)翻边凸模与凹模之间的间隙 (5)翻边凸模的形状 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺2. 外缘翻边 外缘翻边分外凸轮廓和内凹轮廓的翻边二种。外凸轮廓的翻边也叫压缩类翻边，其变形性质和应力状态类似于不用压边圈的浅拉深。 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺2.外缘翻边 压缩类翻边，在翻边的凸缘内产生压应力，易于起皱。 伸长类翻边，凸缘内产生拉应力而易于破裂。 压缩类： 伸长类： bRbE压bRbE伸第5章 成形工艺

9、与模具设计 5.3.1 翻边工艺2.外缘翻边翻边方法： 外缘翻边可用橡皮模成形，也可在收缩机或模具上成形。用橡皮模成形对翻边没有压紧，故不产生拉深作用，而是使边缘产生有皱纹的弯曲，需要用手工修整去掉皱纹。 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺3.变薄翻边 当翻边零件要求具有较高的竖边高度，而壁部又允许变薄时，往往采用壁部变薄的翻边。 变薄翻边预制孔尺寸的计算，应按翻边前后体积相等的原则进行：当 时，可按下式计算：当 时，应考虑圆角处的体积，这时可按下式计算： 3rthdhdtdd2123233rrhhrDDrhdhdd1211212321第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边

10、工艺3.变薄翻边 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.1 翻边工艺3.变薄翻边 第5章 成形工艺与模具设计 5.3.2 翻边模设计(1)小孔翻边模 1顶杆 2凹模 3压料板 4凸模第5章 成形工艺与模具设计 5.3.2 翻边模设计(2)大孔翻边模 1上模座 2凸模 3压料板 4-凹模 5-顶件板 6-下模座第5章 成形工艺与模具设计 5.3.2 翻边模设计(3)倒装的内孔外缘同时翻边复合模 1-弹簧 2-凸模 3-压料板 4-凹模 5-凸凹模 6-顶块 7-顶杆第5章 成形工艺与模具设计 5.3.2 翻边模设计(4)内外缘同时翻边复合模 1凹模 2凸模 3凹模 4凸模 5顶件块 6推件块 7压

11、料板第5章 成形工艺与模具设计 5.4 衬套翻边模设计详解 5.4.1衬套翻边工艺分析第5章 成形工艺与模具设计 5.4 衬套翻边模设计详解 5.4.2 衬套翻边工艺计算 在平板毛坯上冲底孔后进行翻边，工艺计算包括两方面的内容：确定底孔直径；核算翻边高度。(1)计算毛坯的预孔直径 (2)计算翻边高度(3)计算翻边力 第5章 成形工艺与模具设计 5.4 衬套翻边模设计详解 5.4.3 衬套翻边模装零件图的设计绘制1. 导柱 2.顶料杆 3. 导套 4. 上模座5 推料板 6. 推杆 7. 模柄 8.凹模垫板 9. 凸模 10.凹模 11. 压料板 12. 凸模固定板 13. 下模座第5章 成形工

12、艺与模具设计 5.5 缩口 缩口是将筒形坯件的开口端直径缩小的一种冲压方法。5.5.1缩口变形程度(1)缩口系数 表示缩口变形程度的缩口系数反映了切向变形大小，定义为： (2)成形极限 一次缩口所能达到的最小缩口系数称为极限缩口系数。极限缩口系数与模具的结构形式、材料的厚度和种类、摩擦系数等有关。材料相对厚度愈小，则系数要相应增大。 0/ DdK 第5章 成形工艺与模具设计 5.5 缩口5.5.1缩口变形程度(3)缩口次数 由较大直径一次缩口成较小直径，材料受压缩变形太大有可能出现起皱。此时需要多次缩口。缩口次数可由零件总缩口系数与平均缩口系数估算： aKKnlglg0第5章 成形工艺与模具设

13、计 5.5 缩口5.5.2 缩口力的计算 忽略凹模入口处的弯曲应力，缩口力可按下式计算。 cos/ )ctg1 ()1 (1 . 1000ddtdKFs第5章 成形工艺与模具设计 5.5 缩口5.5.3 缩口模具型式 (a) 无支承缩口模 (b) 外支承缩口模 (c) 内外支承缩口模 第5章 成形工艺与模具设计 5.6 灯罩缩口模设计详解第5章 成形工艺与模具设计 5.6 灯罩缩口模设计详解5.6.1 灯罩缩口工艺分析灯罩为带底的筒形缩口制件，可采用拉深工艺制成圆筒形件，再进行缩口成形。缩口时下部不变，只计算缩口工序。5.6.2 灯罩缩口的工艺计算1.计算缩口系数和缩口次数2. 计算缩口前毛坯高度H3. 计算缩口力第5章 成形工艺与模具设计 5.6 灯罩缩口模设计详解5.6.3 灯罩缩口模结构确定 因为该制件是有底的缩口件，所以采用外支承方式的缩口模具，并且采用一次成形结构，缩口凹模工作面要求表面粗糙度为，使用标准下弹顶器，采用中间导柱模架 。1. 导柱 2. 导套 3. 上模座 4. 凸模固定板 5. 活动凹模 6. 推件板7. 模柄 8. 打杆 9. 凹模垫板 10. 固定凹模 11 凸模 12 顶杆 13下模座第5章 成形工艺与模具设计 5.7 扩口 与缩口变形相反