脹形工藝及模具設(shè)計(jì).ppt

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沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì),譚險(xiǎn)峰（tanxf_niat@13870849106),南昌航空大學(xué)塑性工程系,2019/12/17,第五章脹形工藝與模具設(shè)計(jì),利用脹形(Bulging)模具，使板平面或圓柱面內(nèi)局部區(qū)域坯料在雙向拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生兩向伸長變形，厚度減薄，表面積增大，以獲得所需要幾何形狀和尺寸制件的沖壓工序。,脹形常與其它方式的成形同時(shí)發(fā)生。某些汽車、拖拉機(jī)覆蓋件和一些復(fù)雜形狀零件成形，常常包含一定程度脹形成分。脹形加工中，金屬流動量小，因此，使坯料變形均勻以及控制整個(gè)成形工序中脹形變形量是決定成敗及制件質(zhì)量的關(guān)鍵。,2019/12/17,起伏成形圓柱形空心毛坯的凸肚成形波紋管及平板毛坯張拉成形,脹形,,一、脹形變形特點(diǎn),當(dāng)坯料外徑與成形直徑的比值D/d＞3時(shí)，其成形完全依賴于直徑為d的圓周以內(nèi)金屬厚度的變薄實(shí)現(xiàn)表面積的增大而成形。,脹形的變形區(qū)及其應(yīng)力應(yīng)變示意圖:,2019/12/17,脹形變形過程中，毛坯被帶凸筋的壓邊圈壓緊，外部材料無法流入，變形被限制在凸筋或凹模圓角以內(nèi)的局部區(qū)域。,脹形變形服從材料的變形規(guī)律——當(dāng)存在多種變形可能性時(shí)，實(shí)際的變形方式使得載荷最小。毛坯的外徑足夠大，內(nèi)孔較小時(shí)，拉深變形阻力和擴(kuò)孔、翻邊變形阻力大于脹形變形阻力時(shí)，變形性質(zhì)由脹形決定。,脹形的主要工藝問題是破裂問題。,影響脹形成形極限的主要力學(xué)參數(shù)：硬化指數(shù)n和均勻延伸率。,2019/12/17,二、平板毛坯的起伏成形,起伏成形俗稱局部脹形，可以壓制加強(qiáng)筋、凸包、凹坑、花紋圖案及標(biāo)記等。,2019/12/17,壓加強(qiáng)筋,,,,,半圓筋,梯形筋,壓制加強(qiáng)筋所需的沖壓力：,若零件的加強(qiáng)筋超過極限變形程度時(shí)，可以采用多次成形的方法。,,預(yù)成形,最終成形,前道工序主要目的是使變形均勻,為后道工序準(zhǔn)備材料（聚料）。,,,0.7~1，窄而深取大，寬而淺取小,2019/12/17,壓凸包成形力：,壓凸包（凹坑）,壓凸包時(shí)，成形極限常用極限脹形高度表示，如果是純脹形，凸包高度因受材料塑性限制不能太大。用球頭凸模對低碳鋼、軟鋁等脹形時(shí)，可達(dá)到的極限脹形高度h約等于球頭直徑d的1/3。用平頭凸模脹形可能達(dá)到的極限高度取決于凸模的圓角半徑，其取值范圍見表5-2。,2019/12/17,三、圓柱空心毛坯的脹形,俗稱凸肚，它是使材料沿徑向拉伸，將空心工序件或管狀坯料向外擴(kuò)張，脹出所需的凸起曲面，如高壓氣瓶、球形容器、波紋管、自行車三通接頭、壺嘴、皮帶輪等。,(a)自然脹形(b)軸向壓縮脹形,2019/12/17,1、成形方法,剛性分瓣凸模脹形(bulgingwitharigidsectionalpunch),軟凸模脹形(bulgingwitharubberpunch),2019/12/17,液壓脹形(Hydro-bulging),加軸向壓縮的液體脹形(Liquidbulginginjectingaxialcompression),2019/12/17,2、脹形的變形程度,常用脹形系數(shù)Ｋp表示,Ｋp和坯料切向伸長率δθ的關(guān)系：,3、脹形的坯料尺寸計(jì)算,坯料直徑d0：,坯料長度Ｌ0:,,,,,變形區(qū)母線長度,修邊余量，可取10~20mm,2019/12/17,4、脹形力的計(jì)算（液壓或橡膠脹形時(shí)）,脹形單位壓力p（估算）:,管狀零件,兩端不固定，允許軸向自由收縮時(shí),兩端固定，不產(chǎn)生軸向收縮時(shí),半球形零件,2019/12/17,四、張拉成形(Stretchforming),飛機(jī)蒙皮件,底部曲率半徑很大的零件成形,貼模不良，定形性不佳，破裂不是主要問題,張拉成形,,,,增加材料的變形程度,減小或消除彎曲時(shí)材料內(nèi)部的壓應(yīng)力，減小回彈,增加零件剛度,2019/12/17,五、脹形件的工藝性,脹形件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱。,脹形部分要避免過大的高徑比h/d或高寬比h/b，否則需增加預(yù)成形工序，通過預(yù)先聚料來防止破裂發(fā)生。,脹形區(qū)過渡部分的圓角不能太小，否則因嚴(yán)重減薄而破裂。,對脹形件壁厚均勻性不能要求過高。,2019/12/17,六、脹形模設(shè)計(jì)舉例,1、工藝分析,該罩蓋工件（軟鋼）側(cè)壁屬空心毛坯脹形，底部屬起伏成形，具有代表性。,2、工藝計(jì)算,底部壓凹坑的計(jì)算查表5-2得極限脹形深度[hmax/d]=0.15~0.2而實(shí)際相對深度hmax/d=2/15=0.13，可以一次成形。,壓凹坑所需成形力計(jì)算：,2019/12/17,側(cè)壁脹形計(jì)算,側(cè)壁成形力近似按兩端不固定形式計(jì)算：,脹形前毛坯的原始長度L0：,總成形力的計(jì)算,2019/12/17,3、模具結(jié)構(gòu),罩蓋脹形模,