第2章 - - 模具的成形设备及工艺基础 - 图文(4)

各弯曲部分长度按下式计算： 第二类是无圆角半径或的弯曲。 一般根据变形前后体积不变条件确定这类弯曲件的毛坯长度，但要考虑到弯曲处材料变薄的情况，一般按下式计算弯曲部分的长度。 （4）弯曲模工作部分尺寸计算。 ① 凸、凹模圆角半径。如图2-27所示，凸模圆角半径rp应等于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于所规定的材料允许最小弯曲半径rmin。如果r

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式中：bd—凹模宽度（mm）； ?d—模具制造偏差（mm），按IT6级选取； Δ—零件的公差（mm）。 第二种是尺寸标注在内形时，应以凸模为基准。凸模宽度尺寸按下式确定： 式中：bp—凸模宽度尺寸（mm）； ?p—模具制造偏差（mm），按IT6～IT8级选取。 相应的模具宽度尺寸需以配制，并保证单边间隙C。 此外，弯曲模的模具长度和凹模深度等工作部分尺寸，应根据弯曲件边长和压机参数合理选取。 3．拉深工艺 拉深是把一定形状的平板坯料或空心件通过拉深模制成各种开口空心件的冲压工序。用拉深的方法可以制成筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形及其他复杂形状的薄壁零件，如图2-29所示。 图2-29 常见拉深件图 （1）拉深工艺。 ① 拉深过程。将平板坯料拉深成空心筒形件的过程，如图2-30所示。拉深模的工作部分没有锋利的刃口，而是具有一定的圆角，其单边间隙稍大于坯料厚度，当凸模向下运动时，即将圆形的坯料经凹模的孔口压下，而形成空心的筒形件。 ② 拉深变形的特点。 i变形程度大，而且不均匀，因此冷作硬化严重，硬度、屈服强度提高，塑性下降，内应力增大。 ii容易起皱。所谓起皱，是指拉深件的凸缘部分（无凸缘的制件在简体口部）由于切向压应力过大，材料失去稳定而在边缘产生皱折，如图2-31所示。

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iii拉深件各处厚度不均。拉深件各处变形不一致，各处厚度也不一致，如图2-32所示。从图中可看出，拉深件的侧壁其厚度变化是不一样的，上半段变厚，下半段变薄，在凸模圆角部分变薄最严重，很容易拉裂而造成废品，故称该处为“危险断面”。 （2）拉深件的工艺性。拉深过程中，材料要发生塑性流动，故对拉深件应有下列工艺要求。 ① 拉深件的形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形，否则应多次拉深并限制每道次拉深程度在许用范围内。 ② 凸缘和底部圆角半径不能太小，使拉深件变形容易。 ③ 凸缘的大小要适当。凸缘过大时凸缘处不易产生变形；凸缘过小，压边圈不易产生，拉深时易起皱。 ④ 拉深件的壁厚是由边缘向底部逐渐减薄，因此对拉深件的尺寸标注应只标注外形尺寸（或内形尺寸）和坯料的厚度。 ⑤ 拉深件的直径公差等级一般为IT12～IT15级，高度尺寸为IT13～IT16级（公差可按对称公差标注）。当拉深件的尺寸公差等级要求高或圆角半径要求小时，可在拉深以后增加整形工序。 （3）圆筒形件拉深工艺计算。 ① 拉深件毛坯尺寸的计算。对于旋转体零件，采用圆形板料，如图2-33所示。其直径按面积相等的原则计算（不考虑板料的厚度变化）。图2-34中所示的不用压边圈拉深模具结构中板料直径可按下式计算： D?(d?2r)2?2πr(d?2r)?8r?4d(h1?r)(mm)② 拉深系数和拉深次数的确定。拉深的次数与拉深系数有关。 圆筒形件的拉深系数为： dm?D圆筒形件第n次拉深系数为： dnmn?dn?1 式中：dn?1，dn—分别为第（n ? 1）次和第n次拉深后的圆筒直径（mm）。 圆筒形件需要的拉深系数m>m1，则可一次拉深成形。 ③ 拉深力和拉深功计算。常用下列公式计算拉深力： P1 = ?d1t?bK1 式中： P1—第一次拉深时的拉深力（N）； K1—修正系数。 Pn = ?dnt?bK2 式中：Pn—第二次及以后各次拉深时的拉深力（N）； K2—修正系数。

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当拉深行程大时，有可能使电机因超载损坏，因此，还应对电机功率进行验算。 第一次拉深的拉深功： A1?以后各次拉深的拉深功： ?1p1h11000(N?m) An?式中：?1、?n—系数； h1、hn—拉深高度（mm）。 拉深所需电机功率为： ?npnhn1000(N?m) N?A?n(kW)60?75??1?2?1.36?10 4．挤压工艺 挤压是利用压力机和模具对金属坯料施加强大的压力，把金属材料从凹模孔或凸模和凹模的缝隙中强行挤出，得到所需工件的一种冲压工艺。根据加工的材料温度可将挤压分为热挤压加工、冷挤压加工和温热挤压加工。热挤压主要加工大型钢质零件，温热挤压和冷挤压主要加工中小型金属零件。近年来温热挤压和冷挤压应 用较多。根据金属材料流动方向和凸模的运动方向，挤压也可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。现介绍冷挤压工艺，表2-9列举出它们的加工示意和特点等。 1）冷挤压特点。挤压加工时材料在3个方向都受到较大压应力，因此挤压加工具有以下明显的特点：材料的变形程度较大，可加工出形状较复杂的零件，并能够节约原材料；挤压的工件材料纤维组织呈 流线型且组织致密，这使零件的强度、硬度和刚性都有一定的提高；加工的零件有良好的表面质量，表面粗糙度值Ra为0.16～1.25 ?m，尺寸精度为IT10～IT7；挤压需要较大的挤压力，对挤压模的强度、刚度和硬度要求较高，尤其进行冷挤压时模具的开裂和磨损将成为冷挤压工艺中的主要问题。此外，对冷挤压的坯料一般都需要经过软化处理和表面润滑处理，有些挤压后的工件还需消除内应力后才能使用。 （2）冷挤压件的变形程度。冷挤压件的变形程度用断面变化率?A表示： A0?A1?A??100?式中：A0—挤压变形前毛坯的横断面积； A1—挤压变形后坯料的横断面积。

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断面变化率?A越大，表示变形程度越大，同时模具承受的单位挤压力也越大。当模具承受的单位挤压力超过了模具材料所能承受的单位挤压力时，模具就可能会破裂。因此，防止模具受到过大的单位挤压力就是要控制一次挤压时的变形程度不能过大。一次允许挤压的变形程度称为许用变形程度。 （3）冷挤压件的工艺性。根据冷挤压工艺的特点，冷挤压件形状应对称，断面最好是圆形和矩形。挤压材料应具有良好的塑性、较低的屈服极限且冷作硬化敏感性小。目前常用的挤压材料有：有色金属、低碳钢、低合金钢、不锈钢等。 5．其他成形工艺 除了冲裁、弯曲、拉深和挤压等基本冲压方法外，冲压还有翻孔、翻边、胀形、缩口、整形和校平等成形工艺。它们是将经过冲裁、弯曲、拉深和挤压加工后的半成品或经过其他加工后的坯料再进行冲压。从变形特点来看，它们的共同点均属局部变形。不同点是：胀形和翻圆孔属伸长类变形，常因变形区拉应力过大而出 现拉裂破坏；缩口和外缘翻凸边属压缩类变形，常因变形区压应力过大而产生失稳起皱；对于校平和整形，由于变形量不大，一般不会产生拉裂或起皱，主要解决的问题是回弹。所以，在制定工艺和设计模具时，一定要根据不同的成形特点确定合理的工艺参数。 （1）翻孔和翻边。翻孔是在预先制好孔的工序件上沿孔边缘翻起竖立直边的成形方法；翻边是在坯料的外边缘沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。利用翻孔和翻边可以加工各种具有良好刚度的立体零件，如自行车中接头、汽车门外板等，还能在冲压件上加工出与其他零件装配的部位，如铆钉孔、螺纹底孔和轴承座等。 （2）胀形。冲压生产中，一般将平板坯料的局部凸起变形和空心件或管状件沿径向向外扩张的成形工序统称为胀形，常见的胀形有起伏成形（如压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等）和管胀形（如壶嘴、皮带轮、波纹管、各种接头等），如图2-36所示，几种胀形件实例。 （3）缩口。缩口是将圆筒形拉深件或圆管的口部直径缩小的一种变形工艺，圆管经过缩口后，外部直径减小，管壁厚度增加，轴向尺寸增大。零件缩口前后情况，如图2-37所示。在缩口中变形区材料主要受到切向的压缩变形，易在变形区口部失稳起皱和在筒壁受压力失稳变形。 （4）整形与校平。整形一般安排在拉深、弯曲或其他成形工序之后，用整形的方法可以提高拉深件或弯曲件的尺寸和形状精度，减小圆角半径，如图2-38所示。 校平是提高冲裁后工件平面度的一种工序，如图2-39所示。通过校平与整形模使零件产生局部的塑性变形，从而得到合格的零件。

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