冷冲压工艺与模具设计教学课件

2.胀形毛坯的计算
L0 = L [1+(0.3~0.4) ]+h
h—修边余量，一般取ｂ＝10～20ｍｍ； —制件切向最大伸长率； L —制件母线长度。
3.胀形力
软模胀形圆柱空心件的单位压力p
两端不固定
p
2t dmax
b
两端固定
p
2 b
t
d
max
t
2R
钢模胀形所需压力的计算公式，可根据力的
平衡方程式推导得到，其表达式为：
需凸起曲面的冲压方法。 根据模具的不同，可分为钢性胀形、橡胶模
胀形和液压胀形。
1—凸模 2—凹模 3—毛坯 4—软体介质 5—外套
1－上模 2－轴头 3－下模 4－管坯 加轴向压缩的液体胀形
1.胀形变形程度 胀形系数
K=dmax /d0
K-材料的胀形系数； Dmax–胀形后所能达到的最大直径； d–胀形前毛坯的直径；
拉应力，产生拉伸变形，材料变薄。
当坯料外径与成形直径的比值Ｄ/ｄ＞３时， 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。
胀形主要有起伏成形和空心毛坯胀形两类。
5.1.2 起伏成形 通过材料局部拉深变形，形成凹进或凸起，
用于腹板类板料零件压制加强肋（加强工件刚 度）或压制凸包、凹坑、花纹图案及标记等。
生压缩变形，易起皱而破坏。
5.1 胀形
学习目标： 能够掌握胀形的概念、成形特点及分类，掌
握胀形模的结构及工作原理。
教学要求： 掌握常见胀形模的工作过程，能够根据模具
设计手册，进行胀形模的设计。
胀形：利用模具使坯料局部塑性变形，材料变薄， 表面积增大的冲压方法。
5.1.1 胀形成形的特点和分类 外部材料不进入变形区，变形区材料受双向
2
式中 D—翻边直径； r—翻边件半径； t—材料厚度。
（3）非圆孔翻边 变形特点： I部分视为圆孔翻边； II视为弯曲 变形；III部分视为拉深。
最小圆角部分进行允许 变形程度的校核。 翻边系数：
Kf =(0.85~0.9)K0 预制孔：分别按弯曲，翻边，拉深展开；圆弧处 宽度比直线部分宽5～10%，再光滑连结。
如加强肋与边缘的距离小于（3~5t） 时，在 成形中由于边缘的收缩，需考虑增加切边余量。
2.压筋力
F KLt b
对在曲柄压力机上用薄料（t<1.5mm）对小 工件（面积 <2000mm2）压肋或压肋兼有校形工 序时的变形力按式计算。
F KAt 2
K-系数，取0.7～1； L-加强肋长度（mm）； t-材料料厚（mm）；
H D d 0.43r 0.72t 2
内孔的翻边极限高度：
H max
D 2
(1
Kmin )
0.43r
0.72t
（2）在拉深件的底部冲孔翻边
允许的翻边高度：
h
D 2
(1
K0 )
0.57(r
t) 2
拉深高度： h` H h r
预孔直径： d K0D
或
d D 1.14(r t ) 2h
式中：
tan F 2 Ht b 1 2 2 tan
F 所需胀形力t 材料厚度
H 胀形后高度
t 材料厚度
摩擦系数，一般 0.15 ~ 0.20
芯
0
，12
0
，150
.
5.1.4 胀形模结构
1－凹模 ２－分瓣凸模 3－拉簧 4－锥形芯块 斜块胀形模
墩压胀形模 1-上模板；2-上凹模；3-下凹模； 4-下模板；5-凸轮；6-轴承钉；7-手把；8-凸模
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成形工艺与模具设计
概述 5.1 胀形 5.2 翻边 5.3 缩口 5.4 校平与整形
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概述 成形：用不同性质的局部变形来改变毛坯或半
成品形状和尺寸的冲压工序。 伸长类成形：如胀形和内缘翻边，受拉应力而产
生伸长变形，易被拉裂而破坏；
压缩类成形：如缩口和外缘翻边，受压应力而产
（4）翻边力的计算
翻边力一般不大，非圆孔翻边力比圆孔翻边力小
圆柱形凸模：
F=1.1 (D-d0 )ts
圆锥形（球形）凸模：
F=1.2 tDms
(m=0.05～0.25)
5.2.2 外缘翻边 沿毛坯的曲边，使材料的拉伸或压缩，形成
高度不大的竖边。
1.分类 （1）外凸外缘翻边：属压缩类翻边，近似于局
b —材料的抗拉强度（Mpa）；
A-局部成形面积；
二、压凸包
D—拉深件凸缘直径；
D 4 dp
dp—拉深件筒身外径；
当局部鼓凸的变形量较大时，应先成形加强 鼓凸肚部分，后成形其他周围部分。
如果工件要求的鼓凸深度超过许用成形高度， 则需先预成形球形到一定深度后，再冲压凸包到 设计深度。
5.1.3 圆柱形空心毛坯胀形 将空心件或管状坯料径向向外扩张，胀出所
成球形或抛物面形。（以避免成为拉深）凹模圆 角半径影响不大，一般取工件圆角半径（但应大 于翻边圆角半径）。
部浅拉深，易起皱。 （2）内凹外缘翻边：属伸长类翻边，近似于局
部孔翻边，易开裂。
2.变形程度 内凹外缘翻边的变形程度用翻边系数Es表示：
ES
b Rb
外凸外缘翻边的变形程度用翻边系数Ec表示：
Ec b Rb
3.外缘翻边力
k=0.2～0.3
F 1.25Ltk b
5.2.3 翻边模结构
1.结构 与拉深模相似，但凸模圆角半径较大，常做
设计手册，进行翻边模的设计。
翻边： 利用模具，将工件的孔边缘或外缘边缘翻成
竖立直边的成形方法。
5.2.1 内孔翻边 1.变形特点及变形系数
坯料受切向和径向拉伸，接近预孔边缘变形 大，易拉裂。
翻边系数
d K0 D
2.工艺计算与翻边力 （1）平板毛坯内孔翻边时预孔直径及翻边高度
d D 2(H 0.43r 0.72t)
课后思考
1、胀形的变形特点怎样？为什么采用胀形 工序加工的零件表面质量好？
2、什么叫胀形？胀形方法一般有哪几种？ 各有什么特点？
3、胀形模的主要结构特点是什么？
5.2 翻边
学习目标： 能够掌握翻边的概念、成形特点及分类，掌
握翻边模的结构及工作原理。
教学要求： 掌握常见翻边模的工作过程，能够根据模具
a）加强肋 b）凸包
一、加强肋
1.变形部位受双向拉应力，其极限变形程度
式中极
极
l1
l l
100%
k
一起伏成形的极限变形程度
kl，l1一 一材胀料形单变向形拉区伸变的形延 前伸 后率 截面的长度
一形状系数，加强肋在0.7～0.75
（半圆肋取最大值，梯形肋取最小）
若加强肋不能一次成形，则应先压制半球形 过渡形状，再压出工件所需形状。