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1、第三章 其他冲压工艺与模具结构,第一节 弯曲工艺与模具结构第二节 拉深工艺与模具结构第三节 成形工艺与模具结构第四节 冷挤压工艺与模具结构,第一节 弯曲工艺与模具结构,弯曲是冲压生产中应用较广泛的一种基本加工方法，属于成形工序。如图所示为某年生产量为30000件、材料为Q235、厚度为3mm的轴瓦钢背制件，生产实际中，通过弯曲工艺成形和弯曲模来完成该零件的成形。,轴瓦钢背制件,一、弯曲工艺,1弯曲及其变形过程,通过冲压使金属板料等产生塑性变形，形成一定角度，从而获得所需零件形状的工艺方法称为弯曲。弯曲是冲压的基本工序之一，在冲压生产中占有很大的比例。,根据弯曲成形方式的不同，具体弯曲方法可分为
2、压弯、拉弯、折弯和滚弯等。其中，最常见的是在压力机上进行压弯。冲压时，若折弯线是直线则为弯曲，折弯线是曲线或圆弧则属于翻边，不属于弯曲。,a）弯曲 b）翻边弯曲与翻边的区别,弯曲变形过程,弯曲分自由弯曲和校正弯曲。当弯曲终了时，凸模、坯料和凹模三者吻合后，凸模不再下压，称为自由弯曲，否则称为校正弯曲，校正弯曲将使制件产生更准确的塑性变形。 通过弯曲变形分析可以发现，弯曲时塑性变形只发生在板料的圆角处，直边部分除与圆角相邻的过渡部分有少量的变形外，其余未发生塑性变形。 需要指出的是，弯曲变形时，在毛坯变形区域内，内层材料受到压缩，外层材料受到拉伸，且压缩和拉伸的程度都是表层最大，向中间逐渐减小。
3、在内层与外层之间存在着材料纤维既不缩短也不伸长的中性层。通常根据中性层的展开长度来确定弯曲件毛坯长度。,2制件的弯曲工艺性分析,弯曲件对弯曲工艺的适应能力称为弯曲件的工艺性。设计具有良好工艺性的弯曲件，不仅容易保证弯曲件精度，提高生产效率，而且能简化弯曲工艺与模具结构、节约材料等。因此，在满足使用要求的前提下，应充分考虑弯曲成形的工艺特点，使弯曲件具有良好的工艺性。 弯曲件的工艺性主要包括弯曲件的形状、弯曲半径、最小弯曲高度、弯曲角的孔边距、弯曲件的精度等级、弯曲件的尺寸标注、局部弯曲的工艺结构等。,（1）弯曲件的形状 设计弯曲件时，其形状力求简单，最好左右对称、宽度相等，弯曲半径左右一致，以
4、保证弯曲时毛坯不会因摩擦阻力不等而产生侧向滑动。 对于窄而长的弯曲件或形状比较复杂的弯曲件，在结构设计上应设置定位工艺孔，以防弯曲时产生侧滑。对于非对称的小型弯曲件，应采用左右对称件成对弯曲工艺，然后剖切为两件。,形状对称的弯曲件 添加工艺孔的弯曲件,（2）弯曲半径 弯曲件内层材料的半径称为弯曲半径。弯曲时，弯曲半径过小，将使外层材料拉应力达到或超过材料的强度极限Rm，从而导致材料外层出现断裂，弯曲件报废。因此，板料弯曲存在一个最小弯曲半径许可值，弯曲件的最小弯曲半径不得小于下表所列数值。,常用材料的最小弯曲半径,常用材料的最小弯曲半径,（3）最小弯曲高度 在弯曲件成形过程中，直边高度h不宜过
5、小，以免因弯边高度不足而影响弯曲质量。通常弯边高度应不小于料厚的2.5倍；否则，应先压槽弯曲或加大直边高度，待弯曲完成后将高出部分切除。,弯曲件直边高度,（4）弯曲角的孔边距 采用弯曲工艺时，弯曲前在毛坯上冲制的孔，应位于弯曲变形区以外，否则孔的形状会发生畸变。,弯曲角的孔边距,如果孔的位置精度要求较高或孔壁距离弯曲变形区较近时，应采取弯曲后冲制的方法。另外，还可以在弯曲变形区冲出工艺孔或缺口及槽等，以转移变形区。,（5）弯曲件的精度等级 一般来说，弯曲件的尺寸公差等级最好不高于IT13级，角度公差最好不小于15。如果对弯曲件的尺寸精度要求较高，则必须在结构设计上设置定位工艺孔；如果对角度公差
6、要求较高，则应增加整形工序或允许零件弯曲部位表面有轻微擦伤。,（6）弯曲件的尺寸标注 采用弯曲工艺时，弯曲件尺寸标注的不同，可能会影响冲压工序的安排。例如，如图所示弯曲件，若按图a所示标注孔边距尺寸，则工艺相对简单；若按图b所示标注尺寸，则冲孔最好安排在弯曲之后进行。,a） b） c）尺寸标注对弯曲工艺的影响a）标注一 b）标注二 c）实样图,（7）局部弯曲的工艺结构 对于零件边缘需进行局部弯曲的弯曲件，为避免弯角部位因应力集中产生撕裂，应增添工艺孔、工艺槽等。,局部弯曲的工艺结构,3弯曲工艺计算,（1）弯曲件毛坯长度的确定 因材料弯曲变形区成形后外层伸长，内层缩短，中性层长度不变，所以弯曲件
7、毛坯长度等于中性层的长度。具体地说，弯曲件毛坯长度等于直边部分与弯曲部分中性层长度之和，即L总L直边L弯曲对于弯曲部分，其长度可用下式计算，即 L弯曲,当材料厚度一定时，弯曲半径越大，变形越小，中性层越接近于材料厚度的几何中心，即K接近于0.5。实际生产中，弯曲件毛坯长度一般要经过试模后确定。,（2）弯曲力的计算 弯曲力是选择冲压设备和进行弯曲模设计的重要依据。在生产实际中，弯曲力通常用经验公式进行计算，相关计算内容及说明见下表。,弯曲力计算,4弯曲常见质量问题,（1）弯裂 弯曲时，由于弯曲件材料外层纤维受拉且变形最大，所以最容易出现裂纹而造成弯曲件报废。外层纤维拉伸变形的大小，主要取决于弯曲
8、件的弯曲半径（等于对应弯曲模凸模圆角半径）和弯曲件材料厚度。弯曲半径越小，材料厚度越大，弯裂的可能性越大。为了防止弯曲件的弯裂，必须限制弯曲半径，使之大于导致材料开裂之前的临界弯曲半径最小弯曲半径。,（2）回弹 弯曲成形结束后，由于弹性变形的恢复，致使弯曲件的弯曲角度和弯曲半径发生变化，与模具尺寸不一致，这种现象称为回弹。 生产实际中，通常用回弹角和曲率回弹量来表示回弹的大小。回弹角是指弯曲卸载前制件的弯曲角（弯曲凸模的弯曲角）与弯曲卸载后制件的实际弯曲角之差；曲率回弹量是指弯曲卸载前制件弯曲处的曲率半径（弯曲凸模圆角半径）与卸载后制件的实际曲率半径（弯曲半径）之差。 影响回弹的因素很多，如材
9、料的力学性能、材料的相对弯曲半径r/t及弯曲中心角、弯曲件的形状、凸模和凹模间的间隙大小、弯曲时的校正程度等。,单角自由弯曲，即自由弯曲V形件，弯曲中心角为90时部分材料的平均回弹角（90）值可参考下表。,自由弯曲V形件示意图,单角自由弯曲90时的平均回弹角,（3）偏移 在弯曲变形过程中，当弯曲毛坯沿凹模圆角滑移时，会受到摩擦阻力的作用。由于各边所受摩擦阻力不等，在实际弯曲时，毛坯必然产生向左或向右的偏移，从而造成制件边长尺寸不符合要求的结果，对于不对称制件的弯曲，这种现象尤为显著。,a）制件要求的形状 b）制件产生偏移后的形状制件弯曲时的偏移现象,实际弯曲生产中，常采用压料装置或在弯曲模具上
10、装定位销的方法，使毛坯在弯曲变形过程中无法移动，从而得到准确的制件尺寸，最终解决偏移问题。,a） b）防止偏移的措施a）加压料装置 b）装定位销,二、弯曲模结构,弯曲模是将制件弯曲成一定角度和形状的冲模。如图所示为弹簧吊耳制件及其成形用弯曲模，由于弹簧吊耳的生产批量较大，故上模、下模的导向选用导柱、导套。毛坯由顶板上两个定位销定位，这样还可以保证在弯曲过程中不产生偏移。顶板不仅起顶料作用，而且起压料作用。压料力是利用弹簧或橡皮（图中未画）通过顶杆来实现的。,a）制件图,b）总装图,弹簧吊耳及其弯曲模1卸料杆 2定位销 3顶板 4顶杆,1弯曲模的分类及应用,常见的弯曲模结构类型主要有：单工序弯曲
11、模、级进弯曲模、复合弯曲模和通用弯曲模等。,弯曲模的特点及应用,2弯曲模典型结构,弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。,（1）单工序弯曲模 单工序弯曲模常用于成形如图所示的V形件、U形件、L形件、Z形件、形件、圆形件、铰链件和其他形状件等。,常见单工序弯曲模成形件,1）V形件弯曲模V形件弯曲模的基本结构形式如图所示，由于制件形状简单，该模具的结构相对简单。该弯曲模中，凸模装在模柄上，并用销钉固定；凹模通过螺钉直接固定在下模座上；顶杆既起顶料作用，又起压料作用，并可防止毛坯在弯曲初期发生偏移。另外，通过适当调整，制件在冲压终了时，可得到一定程度的校正，以减小回弹，并提高制件的平面
12、度。,V形件弯曲模基本结构形式1模柄 2销钉 3凸模 4凹模 5顶杆 6下模座,2）U形件弯曲模。简单的U形件弯曲模结构形式如图所示。该弯曲模中，毛坯由定位板、定位销定位，成形时，顶板（压板）顶着毛坯，防止毛坯偏移；成形后，通过顶板和顶杆将制件顶起。,U形件弯曲模结构形式1定位板 2顶板 3定位销 4顶杆,右图为上出件U形件弯曲模，其主要特点是在凹模内设置了顶件装置，成形时顶板始终压紧毛坯，因此所得制件底部平整。另外，顶板上还装有定位销，利用制件上的孔（或工艺孔）定位，可方便成形直边高度不相等的U形件。当使顶板接触凹模下模座作为凹模底来使用时，可进行校正弯曲。,（2）级进弯曲模 对于批量大、尺
13、寸小的弯曲件，为了提高生产效率和安全性，保证零件质量，可以采用级进弯曲模进行多工位的冲裁、弯曲、切断等工艺成形。如图所示为切边、冲孔、弯曲和切断级进弯曲模示例，该模具用以弯制侧壁带孔的双角弯曲件。,级进弯曲模1切断凸模2弯曲凸模3冲孔凸模4切边凸模,（3）复合弯曲模 对于尺寸不大的弯曲件，还可以采用复合弯曲模成形，该类模具结构紧凑，零件精度高，不过凸凹模修磨比较困难。如图所示为落料弯曲复合模示例，该模具在压力机一次行程内，在模具同一位置上完成落料、弯曲两种不同的工序，实现U形件的弯曲。,复合弯曲模1凸凹模（落料凸模、弯曲凹模） 2落料凹模3弯曲凸模,（4）通用弯曲模 对于小批量生产或试制生产的
14、弯曲件，生产中常采用通用弯曲模进行成形，以克服制造专用弯曲模成本高、周期长等缺点。,多次V形弯曲成形复杂零件示意,第二节 拉深工艺与模具结构,作为另一种应用广泛的变形工序，拉深工艺主要用来制造如图所示圆筒形、圆锥形、矩形、阶梯形、球面形和其他不规则形状的薄壁零件。,常见拉深件,一、拉深工艺,1拉深及其变形过程,拉深又称拉延、压延，是利用模具使一定形状的平面板料或毛坯成为开口空心零件的冲压方法。,拉深过程示意图,拉深工艺中，材料变形过程的主要特征是金属产生了流动。如图所示，即将一个直径为 D的平板毛坯，变成了一个直径为d 、高度为h 的筒形件。,2拉深件的工艺性分析,拉深件对拉深工艺的适应能力称
15、为拉深件的工艺性。,（1）拉深件的形状拉深件的结构形状应简单对称，尽量避免急剧的外形变化。在使用条件允许的情况下，拉深件应尽可能采用如图所示的轴对称回转体。,轴对称回转体制件,（2）拉深件的高度 拉深件的高度h对拉深成形的次数和成形质量有着重要的影响，筒形件一次成形高度估算如下：无凸缘筒形件：h（0.50.7）d（d为拉深件壁厚中径）；带凸缘筒形件：d1/d1.5时，h（0.40.6）d（d1为拉深件凸缘直径）。,筒形件高度,在拉深工艺设计中，制件是一道拉深工序拉成，还是需要多道拉深工序拉成，以便确定拉深工作需要几套拉深模具。确定合理的拉深高度，有利于减少拉深次数和拉深模具的数量。,（3）拉深
16、件的圆角半径 一般来说，拉深件的圆角半径越大越好。如图5所示，拉深件的底部与直壁间内圆角半径最好取rt（35）t，拉深件凸缘与筒壁间的圆角半径最好取ra（48）t。为了有利于成形，拉深件的底部与直壁间内圆角应满足rtt（t为材料厚度）；拉深件凸缘与筒壁间的圆角半径ra2 t。否则，要增加整形工序。,筒形拉深件的圆角要求,（4）拉深件的尺寸标注 拉深件的尺寸，应根据使用要求进行标注。即只标注内形尺寸或只标注外形尺寸，不能内、外形同时标注。另外，筒壁和底面连接处的圆角半径只能标注为内形尺寸，考虑到拉深后材料厚度的不均匀变化，材料厚度也不宜标注在筒壁或凸缘上。（5）拉深件的尺寸精度 一般圆筒形拉深件
17、的尺寸精度可达IT8IT10；对于一般异形件，可低12级。对于精度要求较高的拉深件，需增加整形工序。,3拉深工艺计算,现以圆筒形件拉深为例加以说明。（1）修边余量的确定 拉深时，由于金属流动条件和金属材料的各向异性，致使拉深制件口边不齐，如图所示，必须进行修边加工，以达到制件的要求。因此在计算拉深毛坯余量时，必须将修边余量计入制件。,a）修边前 b）修边后拉深筒形件,（2）毛坯尺寸的计算 对于比较规则的拉深件，例如圆筒形件等，其毛坯尺寸一般采用等面积法进行计算。具体方法是将制件（含修边余量）分解为若干简单几何体，分别求出各几何体的表面积，然后对其求和，即得毛坯面积。至于毛坯形状，通常按与制件横
18、截面形状相似的原则进行初步确定，如制件的截面为圆形、椭圆形，则毛坯的形状基本上采用圆形、椭圆形。 当然，若能借助冲压成形分析软件Blankworks等，仅需几分钟就能完成制件的展开及毛坯尺寸的计算。而无需将大量精力花在毛坯的计算上。,（3）拉深系数和拉深次数的确定1）拉深系数。拉深工艺中，制件的变形程度用拉深系数m来表示。对于圆筒形件，拉深系数为拉深后制件直径d与拉深前毛坯直径D的比值。多次拉深时，则为拉深后筒部直径与拉深前筒部直径的比值。实际生产中采用的拉深系数是根据材料的相对厚度，并考虑其他因素，通过试验决定的。,多次拉深时，由于材料性能发生变化，拉深系数取值时应逐渐增大。以m1、m2、m
19、n-1、mn表示第1、2、n-1、n次拉深时的拉深系数，则m1m2mn-1mn。其中，m1=d1/D，m2=d2/d1，mn=dn/dn-1。 另外，从以上不难看出，总拉深系数等于各次拉深系数之乘积。,直径为D的毛坯多次拉深过程示意图,2）拉深次数。拉深工艺设计中，当制件直径与毛坯直径的比值m大于前面表格所列m1时，制件可以一次拉深成功。否则，需要多次拉深。确定拉深次数的方法很多，包括推算法、计算法和查表法，其中，以推算法最为常用。 采用推算法确定筒形件拉深次数时，首先根据以上表格查出m1、m2、mn-1、mn，然后从第一道工序开始依次求出半成品直径，即：d1=m1D、d2=m2d1、dn=m
20、ndn-1，一直计算到得出的直径不大于制件要求的直径为止。这样n即为拉深次数。 显而易见，推算法不仅能求出拉深次数，还能求出中间工序的尺寸。需要指出的是，通常这些中间工序的尺寸需要作合理调整，以利于模具设计等。,（4）半成品工序尺寸的计算 拉深次数确定后，就得确定半成品工序尺寸。半成品工序尺寸主要包括半成品直径、半成品高度。 1）半成品直径。半成品直径可根据各次拉深系数算出，计算得到的最后一次拉深直径dn必须等于制件直径d。如果dn小于d，应调整各次拉深系数，最后几次的拉深系数尽量取大些，最终使dn =d。 需要提醒的是，计算时，若t1mm，dn取内径或外径；若t1mm，dn取中线尺寸。,2）
21、半成品高度。根据拉深后半成品制件面积与毛坯面积相等的原则，多次拉深后半成品制件高度可按下式进行计算:,rn取值与各工序中拉深凸模圆角半径rt一致；而拉深凸模圆角半径，除最后一次应取为制件底部圆角半径数值外，中间各次尽可能取得与拉深凹模圆角半径ra相等或略小，并且逐渐减小，即rt=（0.71.0）ra。,多次拉深后半成品制件高度,（5）总拉深力的计算 拉深时，总拉深力（包括拉深力和压边力）是指制件拉深时所需加在拉深凸模上的总压力。计算拉深力的根本目的在于合理选用压力机和设计拉深模。1）拉深力的计算。在生产中拉深力一般通过经验公式进行计算 。2）压边力的计算。,4拉深可能出现的工艺问题,在拉深过程
22、中，可能出现一些工艺问题，使拉深工作不能顺利进行或造成废品。这些工艺问题主要包括起皱、厚度变化及材料硬化造成的制件拉裂。,（1）起皱 起皱是指拉深时在坯料凸缘的整个周围产生的波浪形连续弯曲。拉深件产生起皱后，轻则制件口凸缘部分产生波纹，影响制件的外观质量；重则凸缘部分材料不能通过凸模和凹模间的间隙而使制件拉裂。,拉深件的起皱现象 拉深件的拉裂现象,起皱产生的原因在于，拉深时凸缘部分材料圆周（切向）受到压缩作用，且压应力达到一定程度时，板料因失稳拱起。起皱与板料的相对厚度,及拉深变形程度有关。拉深生产中可通过设置压边圈限制板料起皱，也可通过减小拉深变形程度、加大板料厚度降低起皱倾向。,（2）厚度
23、变化 拉深过程中，制件从凸缘到底部各部分的受力状况不尽相同，从而引起各部分厚度发生不同程度的变化。,制件厚度变化（设置压边圈时）,（3）材料硬化 拉深时，由于材料产生了很大的塑性变形，必将引起加工硬化，导致材料强度和硬度显著提高，塑性降低，致使进一步拉深工作发生困难。为保证制件质量和拉深工作的顺利进行，应根据材料的塑性合理选择变形程度，对于高度较大的制件采用多次拉深工艺，并采取中间退火的措施来消除坯料的加工硬化。另外，还应注意在拉深过程中选择合适的润滑剂，以减少制件和模具之间的摩擦。,二、拉深模结构,拉深模是指把制件拉压成空心体，或进一步改变空心体形状和尺寸的冲模。如图所示为无凸缘圆筒形制件及
24、其成形用拉深模具。,a ）制件 b）拉深模具 无凸缘圆筒形制件及其拉深模具,经计算可知，拉深该制件的毛坯直径为117mm，拉深次数为一次，毛坯的相对厚度为0.0085，为防止起皱现象的出现，模具上设置了压边圈，以调节拉深时材料的流动阻力。当然，拉深后的制件，还要通过修边工序，以保证制件30mm高度尺寸的要求。,1拉深模分类,拉深模分类,2拉深模典型结构,（1）首次拉深模 1）无压边圈的首次拉深模。无压边圈首次拉深模结构示意如图所示。工作时，毛坯由定位板定位，拉深结束后，制件由凹模底部的刮件器（图中未画）完成脱件，并经下模座底孔落下。,无压边圈拉深模结构,在拉深过程中，为使制件不紧贴在凸模上而难
25、以取下或造成制件变形，在拉深凸模上应开设直径3mm以上的通气孔。孔的大小根据拉深凸模尺寸大小而定，具体见下表。,拉深凸模通气孔尺寸 mm,需要说明的是，以上结构一般适用于板料较厚（2mm以上），以及拉深深度较小的制件。另外，上模往往做成整体式结构，当凸模直径过小时，可以加上模柄，以增加上模与滑块的接触面积，提高模具的安装可靠性。,2）有压边圈的首次拉深模。工作时，凸模下降，压边圈一同下降，压边圈接触板料后，上模部分继续下行，压边圈压住板料，使板料在拉深过程中紧贴在凹模上，以防止其产生起皱现象。有压边圈的拉深模用于拉深材料薄、深度大，易起皱的工件。当然，压边力大小的确定很有讲究。压边力过大，制件
26、易拉裂；压边力过小，制件会起皱。,（2）以后各次拉深模 在以后各次拉深中时，拉深用毛坯不是平板状，而是经拉深后的半成品筒形件，所以模具结构上应做相应的改变，具体体现在定位装置、压边圈，甚至拉深凹模上。,1）无压边圈以后各次拉深模。无压边圈以后各工序拉深模结构示意如图所示。,无压边圈以后各工序拉深模结构,需要注意的是，该结构仅用于直径缩小不大的拉深工序或整形等。为保证制件质量，以后各次拉深模具应有压边圈。,2）有压边圈以后各次拉深模。有压边圈以后各工序拉深模结构示意如图所示。,有压边圈以后各工序拉深模结构,该结构为生产中广泛采用的形式，压边圈兼作定位用。由于以后各次拉深制件一般较深，为了防止弹性
27、压边力随行程的增加而不断增加，可考虑在压边圈上安装限位销来控制压边力的增加。,（3）复合工序拉深模 如图所示为落料拉深复合模结构示意。落料拉深复合模比单工序模可生产效率高，但模具结构相对复杂，同时增加了装配难度。考虑到拉深件毛坯尺寸常需试模修正才能确定，所以，一般在拉深件毛坯经单工序模拉深验证合适后，为了提高生产率，才设计落料拉深复合模。,落料拉深复合模结构,第三节 成形工艺与模具结构,变形工艺中，除应用广泛的弯曲和拉深外，还有一些是通过局部变形方式来改变制件或毛坯形状的，这类工艺统称为成形工艺，例如胀形、翻边、缩口、起伏等。成形工艺往往和其他冲压工艺相组合，成形一些复杂形状的制件，如汽车覆盖
28、件等。,a） b）,c） d）成形工艺产品结构a）胀形 b）翻边 c）缩口 d）起伏,一、胀形工艺与胀形模结构,1胀形及其变形特点,胀形是使空心制件内部在双向拉应力作用下产生塑性变形，以获得凸肚形制件的冲压方法。用这种方法可以制造出许多形状复杂的工件，如管接头、波纹管等。,胀形变形区,胀形时，变形区材料的变形情况如图所示 。 通过胀形，直径为d的平整坯料部分成为凸肚形。当坯料外径D与成形直径d的比值D/d3时，D与d之间的环形部分金属发生切向收缩时所需的径向拉应力很大，该部分金属不可能向凹模流动，其成形依赖于直径为d的圆周内金属的厚度变薄及表面积增大来实现。,2胀形模结构,普通胀形模结构1顶件
29、装置2推件装置3凸模4上凹模5下凹模,作为使空心制件内部在双向拉应力作用下产生塑性变形，以获得凸肚形制件的成形模（如图所示为普通胀形模结构），工作时，筒形毛坯放置在下凹模5内定位，上模下行，凸模3先插入毛坯内，然后毛坯在下、上凹模和凸模的夹持下，进行镦压，毛坯在凹模型腔的胀形处胀形而成为所需的制件，上模回程后，便可取出制件。,（1）采用刚性凸模胀形模具结构 采用刚性凸模胀形模具结构如图所示，胀形时，利用锥形芯块3将分块凸模2向四周胀开，使毛坯形成所需的形状，分块凸模数目越多，所得到的工件精度越高，但也很难得到精度较高的旋转体零件，且模具结构复杂，成本较高。,利用刚性凸模胀形模具结构示意1凹模2
30、分块凸模 3模芯4制件5顶杆,（2）采用软体凸模胀形模具结构 采用软体凸模胀形，常用传力介质包括气体、液体、橡胶、石蜡钢丸等，胀形时材料的变形比较均匀，制件的精度容易保证，便于成形形状复杂或不对称的空心制件，因而在生产中得到广泛应用。橡胶胀形模结构如图所示。,橡胶胀形模结构示意1凸模2凹模3制件4橡胶5边框,二、翻边工艺与翻边模结构,1翻边及其变形特点,翻边是利用模具使制件的边缘翻起呈竖立或一定角度直边的冲压方法。利用翻边方法加工的制件具有很好的刚度，这是翻边加工的主要优点。 按制件边缘性质不同，翻边有翻孔、外缘翻边和变薄翻边之分。,a）翻孔 b）外缘翻边翻孔与外缘翻边,翻孔时，变形区材料的变
31、形情况如图所示。平整坯料上预制有直径为d0的底孔，变形区为D2rd-d0的环形部分，随着凸模的下压，孔径将逐渐扩大，靠近凹模口的板料贴紧rd区后就不再变形，而进入凸模圆角区的板料被反复折弯，最后变为直壁。当全部变为直壁时，翻孔结束。,翻孔变形区,2翻边模结构,作为使制件的边缘翻起呈竖立或一定角度直边的成形模，翻边模有翻孔模和外缘翻边模之分。 如图所示为某翻孔模的主要部分结构，预制孔后的毛坯放在凸模上由定位板定位，凹模下行与压边圈一起将毛坯夹紧后进行翻孔，凹模上行，压边圈把制件顶起。若制件留在凹模内，则由推件装置把制件推出。,翻孔模结构1定位板2凸模3压边圈 4凹模5推件块,如图所示为某内外缘翻
32、边复合模结构，成形时，毛坯套在内缘翻边凹模上定位，作为内缘翻边的凹模，为保证其位置准确，压料板与外缘翻边凹模按H7/h6间隙配合。压料板既起压料作用，又起整形作用，在冲至下止点时，应与下模刚性接触，冲压成形后，该件起顶件作用。,1外缘翻边凸模2凸模固定板3外缘翻边凹模4内缘翻边凸模5压料板6顶件块7内缘翻边凹模8推件板,内外缘翻边复合模结构,a）模具结构b）工件图c）毛坯图,三、缩口工艺与缩口模结构,1缩口及其变形特点,缩口是使空心或管状制件端部的径向尺寸缩小的冲压方法。缩口时，变形区材料的变形情况如图所示。 弯曲、起皱是缩口工艺要解决的主要问题。,缩口变形区,2缩口模结构,作为使空心或管状制
33、件端部的径向尺寸缩小的成形模，缩口模按支承方式有三种，其结构示意如图所示。,a）无支承 b）外支承 c）内外支承不同支承形式缩口模结构示意,无支承形式缩口模具结构简单，但缩口过程中坯料稳定性差；外支承形式缩口模具缩口过程中筒壁外表面始终得到支承，内表面为自由表面，缩口时坯料的稳定性较好，模具结构也较复杂些；内外支承形式缩口模结构复杂，但缩口时坯料稳定性好。,典型的缩口模结构如图所示，该模具用于成形材料厚度为1mm的08钢制件。该制件先用拉深工艺制成圆筒形件，再用图示缩口模成形。,a）缩口毛坯 b）缩口制件 c）缩口模具缩口模典型结构,第四节 冷挤压工艺与模具结构,冷挤压是利用金属塑性变形的原理
34、，在常温下对挤压模具腔内的金属施加强大的压力，使之从模孔或凸、凹模的间隙中挤出，从而获得所需零件的一种无切削加工方法。用冷挤压代替切削加工，不仅可大大降低材料消耗，而且可大大提高生产效率（通常为几倍到几十倍）。,冷挤压工艺属于冷锻工艺的一种，它可以用来制造薄壁容器（如牙膏壳、铝质电容器及弹壳等）、汽车零件等，其制件示例如图所示，冷挤压使用的毛坯大都是棒料或块状结构。,a）汽车活塞销 b）纯铁底座 c）纯铝电容器冷挤压制件,一、冷挤压工艺,1分类,冷挤压分类a）正挤压 b）反挤压 c）复合挤压 d）径向挤压 e）减径挤压1凸模 2凹模 3芯棒 4顶杆,a） b） c） d） e）,其中，正挤压、
35、反挤压、复合挤压三种方式的金属流动方向都与凸模运动方向相平行，故统称为轴向挤压；而将轴向挤压和径向挤压联合的加工方法称为镦挤法，它能加工采用单独的轴向或径向挤压难以成形的制件，从而使冷挤压工艺的应用范围进一步扩大。,（1）正挤压 挤压时，金属流动的方向（金属被挤出方向）与凸模运动的方向一致。正挤压可利用实心或空心坯料制造各种形状的实心件或空心件，其成形制件示例如图所示。,正挤压制件示意图a）实心件 b）圆形孔空心件 c）矩形孔空心件,（2）反挤压 挤压时，金属流动的方向与凸模运动的方向相反。反挤压可制造各种形状的杯形或空心制件，其成形制件示例如图所示。,反挤压制件示意图a）矩形杯形件 b）圆形
36、杯形件 c）空心件,（3）复合挤压 挤压时，金属同时朝凸模的运动方向和相反方向流动。复合挤压可以制造各种形状的制件，其成形制件示例如图所示。,复合挤压制件示意图,（4）径向挤压 挤压时，金属流动的方向垂直于凸模的运动方向。径向挤压主要用于制造各种带凸缘的制件，其成形制件示例如图所示。,径向挤压制件示意图a）端部凸缘实心件 b）端部凸缘空心件 c）中间凸缘实心件,（5）减径挤压 减径挤压是一种变形程度较小的正挤压方法，毛坯断面仅作轻度缩减。减径挤压主要用于制造直径差不大的阶梯轴类挤压件，以及作为深孔薄壁杯形件的修整工序。,2变形特点及工艺要求,由于挤压时坯料处于三向受压状态下，因而塑性好，变形程
37、度可以很大，变形所需变形的单位挤压力很大，当然塑性变形所需的压力也很大，且作用时间较长。,冷挤压技术的应用必须解决强大的变形抗力与模具承载能力的矛盾。（1）设计合理的、工艺性良好的冷挤压件。（2）恰当选择冷挤压件的原材料，正确确定坯料形状、尺寸及热处理规范 。,（3）制定合理的冷挤压工艺方案，合理选择冷挤压方式，适当控制冷挤压变形程度。（4）采取有效措施解决模具的强度、刚度和寿命问题。如采用合理的模具总体结构，正确确定模具工作零件的结构、几何参数及加工要求等。（5）选用合适的挤压设备。,二、冷挤压模具结构,作为冷挤压用工艺装备，冷挤压模具必须适应冷挤压金属的变形特点和强大的冷挤压力。所以，冷挤
38、压模具应有足够的强度和刚度、良好的导向装置，且其结构应注意易损件的拆卸、更换、安装方便以及通用性等。 冷挤压模具的结构形式很多，按冷挤压方式可分为正挤压模、反挤压模、复合挤压模及其他冷挤压模。,1正挤压模,正挤压模1定位销 2上模座 3垫板 4弹性夹头 5凸模固定圈 6凸模7、8紧固圈 9凹模 10凹模固定圈 11垫板 12下模座 13顶杆,（1）采用通用模架，通过更换凸、凹模可挤压不同的冷挤压件。凸模6通过弹性夹头4、凸模固定圈5和紧固圈7固定；凹模通过凹模固定圈10和紧固圈8固定，凹模固定圈与紧固圈以H6/h5配合。 （2）以导柱导套导向，为了增加导柱长度，将导柱固定于上模（或下模）中，导
39、柱导套以H6/h5配合。 （3）挤压件留在凹模中，用拉杆或顶出装置通过顶杆13将挤压件顶出，卸件工作可靠。 （4）上、下模座用中碳钢；凹、凸模分别用较厚的淬硬垫支承。,2反挤压模,如图所示为挤压黑色金属空心件的反挤压模，其结构特点如右：,1压板 2卸件器 3卸件板 4上垫板 5凸模 6凹模 7组合凹模中圈 8组合凹模外圈 9月牙形板 10顶出器 11垫块 12下垫板,反挤压模,（1）采用通用模架更换凹模、组合凸模等零件，可以反挤压不同挤压件，还可以进行正挤压。 （2）凸、凹模的同轴度可以调整，即通过螺钉和月牙形板9调整凹模6的位置，以保证凸、凹模的同轴度。同时，月牙形板9和压板1可以压紧定位，
40、防止挤压过程中凹模产生位移。 （3）凹模采用预应力组合结构，以承受较大的单位挤压力。 （4）对于黑色金属反挤压，其挤压件可能箍在凸模上，因而设置了卸件器2（卸件板3做成弯形是为了减小凸模长度）。考虑到挤压件可能留在凹模内，故又设置了顶出器10。凸模上端和顶出器下端均有锥度，以扩大支承面积，并加以厚垫板4和12，以承受黑色金属巨大的挤压力。,3径向挤压模,径向挤压（冷镦）模1导向套 2组合上模外圈 3组合下模外圈 4限位套,（1）以导向套1和组合下模外圈3导向，模具在工作时处于封闭状态，导向套还有安全保护作用，下设限位套4。 （2）上、下模均为预应力组合结构。上模六角形腔底部开有出气孔，以确保工件的六角形轮廓清晰。 （3）为了保证六角头部的成形质量并提高模具寿命，坯料体积应略大于挤压件体积，多余金属形成飞边，冷镦后再切除。 另外，按通用性冷挤压模可分为专用冷挤压模和通用冷挤压模；按调整的可能性冷挤压模可分为可调式冷挤压模和不可调式冷挤压模。,
