钣金胀形 __++压缩翻边

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1、第5章胀形与翻边5.1胀形利用胀形模具，使板平面或圆柱面内局部区域坯料在双向拉应力作用下，产生两向伸长变形，厚度减薄，表面积增大，以获得所需要几何形状和尺寸制件的冲压工序。生产中起伏成形、圆柱形空心毛坯的鼓肚成形，波纹管及平板毛坯张拉成形均属胀形成形。胀形常与其它方式的成形同时发生。某些汽车、拖拉机覆盖件和一些复杂形状零件成形，常常包含一定程度胀形成分。胀形加工中，金属流动量小，因此，使坯料变形均匀以及控制整个成形工序中胀形变形量是决定成败及制件质量的关键。a）弯曲、局部胀形b）胀形扩展至变形结束图5-1胀形变形过程(1)平板毛坯胀形变形

2、特点1)变形过程凸模下降与毛坯接触时，在弯矩和拉应力作用下，凹模圆角处坯料发生弯曲变形。与此同时，凸模底部少量毛坯承受了全部胀形变形力，应力达到屈服点时，便产生了变形。与凸模底部接触坯料屈服后产生硬化，变形向外扩展，贴模坯料逐渐增加，表面积增大,厚度减薄，直至坯料全部包敷凸模，完成加工。胀形变形是弯曲，局部胀形及由于加工硬化，贴模面积增加，胀形向外扩展的过程。2)胀形变形区及应力应变状态如图5-1所示，胀形变形过程中，毛坯被带凸筋的压边圈压紧，外部材料无法流入，变形被限制在凸筋或凹模圆角以内的局部区域。图5-2显示了平板毛坯局部胀形成形时

3、，变形区内的应力－应变状态。在变形区内，坯料在双向拉应力作用下，沿切向和径向产生伸长变形，厚度变薄，表面积增大。a）应力状态b）应变状态图5-2变形区应力和应变状态3)变形力—行程曲线与拉深不同，胀形时变形区是在不断扩大的。由于加工硬化，胀形变形力－行程曲线是单调增曲线，产生破裂时胀形力达到最大值。a）径向和厚度方向应变分布b）切向和径向应变分布图5-3胀形件的应变分布和应变状态图4)应变和板厚的分布图5-3是平板毛坯局部胀形时的应变分布图。由图中可见，变形区内径向应变εr和切向应变εθ全部大于零，而厚度方向的应变小于零，坯料变薄。5)胀

4、形变形服从材料的变形规律当存在多种变形可能性时，实际的变形方式使得载荷最小。毛坯的外径足够大，内孔较小时，拉深变形阻力和扩孔、翻边变形阻力大于胀形变形阻力时，变形性质由胀形决定。图4-6毛坯尺寸和工序类型的关系a）b）a）加强筋和凸包压制b）汽车前围压字图5-4起伏成形的例子(2)平板毛坯胀形成形极限1)起伏成形是一种使材料变薄，表面积增大，形成局部凹进或凸起来改变毛坯形状的方法。如图5-4所示，起伏成形主要用于压制凸包、加强筋和艺术装饰品浮雕。在宽法兰件的成形中，法兰宽度大于某值后，法兰部分不再产生塑性流动，法兰尺寸保持不变。成形靠凹模

5、圆角以内材料的变薄，极限成形高度与毛坯直径无关，这一阶段就是胀形变形阶段。它与拉深的分界点取决于毛坯尺寸，材料性能，模具几何参数和压边力大小，如图5-5所示，d/D0约在0.38～0.35之间。曲线以上为破裂区，以下为安全区，线上为临界状态。图5-5拉深与起伏成形的分界2)平板毛坯胀形变形程度及成形极限压凸包:胀形深度h；最大胀形深度hmax压筋:(图5-6)伸长率最大伸长率≤(0.7～0.75)图5-6冲制加强筋时的伸长率如图5-7所示,如果凸包深度大于最大胀形深度，则应增加工序。与拉深加工不同,由于胀形时材料变薄严重,工序数不会太多。

6、前道工序主要目的是使变形均匀,为后道工序准备材料。图5-7两道工序完成的凸形(2)圆柱形空心毛坯的胀形1)胀形方式a．橡皮（或聚氨酯）凸模胀形该胀形方式如图5-8所示。由于聚氨酯橡胶优良的物理机械性能，用它作工作介质的胀形得到愈来愈广泛的应用。图5-8橡皮凸模胀形b.分块式凸模胀形如图5-9所示，采用刚性凸模，凸模必须作成分块式，以便出模时由楔状心块将其分开。图5-9分块式凸模胀形c.液压胀形如图5-10所示，用液体作为凸模的胀形方式称做液压胀形。d.石蜡胀形除采用橡皮和液体等软模来成形外,还可采用石蜡作为传力介质进行胀形。a）直接倾注液

7、体法b）充液橡皮囊法图5-10液压胀形2)圆柱形空心毛坯胀形的成形极限生产中用胀形系数K表示圆柱形空心毛坯胀形的变形程度。用最大胀形系数Kmax表示其破裂成形极限。胀形系数:K=dmax/d在胀形时对毛坯轴向加压的话，胀形成形极限可以增大。对毛坯变形区局部加热会显著增大胀形变形程度。(3)影响胀形成形极限的因素1)材料性能加工硬化指数n值对胀形成形极限影响极大。n值大，加工硬化能力强，可促使应变分布趋于均匀化，同时还能提高材料的局部强度，故成形极限也大。2)变形均匀程度胀形破裂发生在板料厚度减薄最大部位。变形均匀，板料厚度减薄均匀能获得

8、较大的胀形变形程度。3)制件形状和尺寸就球形凸模和平底凸模而言,球形凸模胀形时，应变分布比较均匀，能获得较大的胀形变形程度。4)润滑条件、变形速度及材料厚度(4)胀形力的计算1)平板毛坯胀形成