《沖壓工藝與模具設(shè)計》課件第9章

第9章其他成形工藝9.1脹形9.2翻邊9.3縮口9.4校形9.5旋壓習(xí)題在沖壓生產(chǎn)中，除常用的沖裁、彎曲和拉深等工序外，還有脹形、翻邊、縮口、校形、旋壓等局部變形方法，統(tǒng)稱為其他沖壓成形工藝。每種成形工藝都有各自的變形特點(diǎn)，它們可以是獨(dú)立的沖壓工序，如球體無模脹形、鋼管縮口、封頭旋壓等，但在實(shí)際生產(chǎn)中，它們往往與其他沖壓工藝組合在一起加工某些復(fù)雜形狀的制件。

9.1脹形

脹形是指利用模具在板料或制件的局部施加壓力，使變形區(qū)內(nèi)的材料在拉應(yīng)力作用下，厚度減薄而表面積增大，以獲得具有凸起或凹進(jìn)曲面幾何形狀制件的沖壓加工方法。

脹形主要用于平板毛坯的局部成形，俗稱起伏成形，如壓制凹坑、壓加強(qiáng)筋(壓筋)、壓起伏狀花紋圖案(壓印)等，如圖9.1所示；管類毛坯的脹形，俗稱凸肚，如波紋管的成形即屬于脹形工序，如圖9.2所示。圖9.1平板毛坯的起伏成形圖9.2管類毛坯凸肚脹形變形特點(diǎn)如下：

(1)塑性變形僅局限在局部的范圍，變形區(qū)以外的材料不向變形區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移；

(2)材料處于雙向或單向拉應(yīng)力狀態(tài)，厚度方向收縮，板平面屬于伸長類變形；

(3)不會產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，因此成形零件表面光滑，不易發(fā)生形狀回彈。9.1.1平板毛坯的起伏成形

起伏成形是一種使平板料發(fā)生拉深，形成局部的凹進(jìn)或凸起，借以改變毛坯形狀的方法，如圖9.1所示。

1．變形特點(diǎn)

如圖9.3所示，直徑為D的圓形毛坯在直徑約為d的球頭凸模的作用下，中部(直徑小于d的部分)發(fā)生了塑性變形，成為向下凸出的凹坑。圖9.3起伏成形變形區(qū)及其應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)當(dāng)比值D/d<3時，隨著凸模向下壓，圓形毛坯的直徑D會不斷變小，變形類似于拉深。但當(dāng)比值D/d>3時，d與D之間環(huán)形部分的金屬發(fā)生切向收縮所必需的徑向拉應(yīng)力σθ很大，屬于變形的強(qiáng)區(qū)(即不易變形區(qū))，以致環(huán)形部分(D－d)的材料不可能向凹模內(nèi)流動。其表面積增大完全依賴于直徑為d的脹形變形區(qū)的厚度變薄來實(shí)現(xiàn)。起伏成形的變形特點(diǎn)如下：

(1)板料受雙向拉應(yīng)力作用，所以不會起皺，制件表面質(zhì)量好；

(2)在橫截面上只有拉應(yīng)力σr作用，且沿厚度方向分布均勻，故回彈小，精度高；

(3)由于

r>0及

>0，必有

t<0，故制件厚度減薄不可避免。

2．極限變形程度

1)壓制加強(qiáng)筋的極限變形程度

壓制加強(qiáng)筋的極限變形程度可以按制件截面的最大伸長率δ不超過材料單向拉伸時的許用斷后伸長率?[δ]?的70%～75%來控制，即

(9-1)

式中：L0、L為起伏前后變形區(qū)截面的輪廓長度(如圖9.4所示)；δ為變形區(qū)截面的最大伸長率，%；[δ]?為單向拉伸時的許用斷后伸長率，%；k為系數(shù)，一般取0.7～0.75，視筋的形狀而定，球形筋取大值，梯形筋取小值。圖9.4平板脹形前后長度變化提高脹形極限變形程度的措施：

(1)選用塑性好、硬化指數(shù)n大的板料；

(2)在工序間可增加退火工序以恢復(fù)塑性；

(3)視破裂部位分別加大凸模圓角半徑和凹模圓角半徑，這樣可使變形均勻，最后再加整修工序；

(4)在凸模光磨之后加鏡面磨削工序，或?qū)Π寄A角部分進(jìn)行研磨，以減小摩擦，這樣也可使變形均勻。

2)壓制凹坑的極限變形程度

壓制凹坑的極限變形程度用凹坑深度h來表示。用圓形凸模、平端面凸模在低碳鋼、軟鋁等材料上壓制凹坑時可能達(dá)到的極限深度hmax可查表9-1。

3．多次成形方法

如果式(9-1)的條件滿足，則可一次脹形成功；否則，需要采取多道工序來進(jìn)行壓制。

方法一：第一道用大直徑的球形沖頭先壓制出弧形的中間過渡形狀(圖9.5(a))，達(dá)到在較大范圍內(nèi)聚料和均勻變形的目的，得到最終變形所需的表面積，后續(xù)工序形狀逐漸過渡至零件最終要求的形狀(圖9.5(b))。

方法二：當(dāng)零件成形部位有通孔時，可先沖出一個較小直徑孔d(圖9.6(a))，使得成形時中心部位的材料在凸模的作用下，向外擴(kuò)張變大(圖9.6(b))，這樣可以緩解材料局部變薄的情形，解決成形深度超過極限變形程度的問題，并可減少成形工序次數(shù)，但預(yù)制孔的孔徑d應(yīng)小于脹形結(jié)束時零件的孔徑d0。圖9.5深度較大時的脹形方法圖9.6有孔零件的脹形方法注意：如果起伏到制件邊緣的距離S小于(3～3.5)t，起伏邊緣處的材料會因受牽連而向內(nèi)收縮，從而影響制件質(zhì)量。在制定工藝規(guī)程時，必須注意這點(diǎn)。因此，應(yīng)留出適當(dāng)?shù)那羞呌嗔?，成形后增加切邊工序再予以切除，以確保制件質(zhì)量。脹形后的收縮與切邊如圖9.7所示。圖9.7脹形后收縮與切邊

5.脹形沖壓力的計算

平板毛坯脹形所需的沖壓力，通常是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而獲得的。當(dāng)采用剛性模具在平板毛坯上脹形成形加強(qiáng)筋時，可作如

下的近似計算：

(9-2)

式中：F為脹形所需的力，N；L為脹形區(qū)周邊長度，mm；t為板料厚度，mm；σb為材料的抗拉強(qiáng)度，MPa；K為考慮變形大小的系數(shù)，一般K=0.7～1(加強(qiáng)筋窄且深時取大值)。在曲軸壓力機(jī)(圖1.9)上用薄料(t<1.5mm)成形面積較小(A<200mm2)的脹形件(加強(qiáng)筋除外)時，或壓筋同時校正時，沖壓力按下式估算：

F?=?Akt2

(9-3)

式中：A為成形面積，mm2；k為系數(shù)，鋼取200N/mm4～

300N/mm4，銅、鋁取150N/mm4～200N/mm4。9.1.2空心板料毛坯的脹形

空心板料毛坯的脹形俗稱凸肚，它是將拉深件或管類毛坯的形狀加以改變，使其材料沿徑向拉伸，脹出凸起曲面的沖壓工藝。常見的凸肚件有壺嘴、波紋管、皮帶輪等，如圖9.2所示。

1.變形特點(diǎn)

空心板料毛坯的脹形具有與平板毛坯脹形相同的變形特點(diǎn)，應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)也相同。如圖9.8所示。圖9.8空心板料毛坯脹形示意圖如果管坯長度H0不是很長，脹形后管件的長度就會縮短成H。這表明脹形區(qū)以外的材料向中部脹形區(qū)內(nèi)補(bǔ)充，使脹形區(qū)的徑向拉伸變形εr得到緩和，從而使切向的拉伸變形εθ成為最主要的變形。反之，如果管子很長，脹形區(qū)外的材料就很難進(jìn)入脹形區(qū)內(nèi)，脹形區(qū)的徑向拉伸變形εr就很困難。脹破就是由于切向拉應(yīng)變εθ過大、超過了材料的許用應(yīng)變而引起的一種現(xiàn)象。因此，為了防止脹破現(xiàn)象，需控制切向最大拉應(yīng)變εθmax，使其小于許用伸長率。

2．脹形系數(shù)

凸肚變形主要是依靠材料的切向拉深，其變形程度受材料塑性的影響比較大。脹形變形的程度用脹形系數(shù)K來表示：

(9-3)

式中：d0為脹形前空心板料毛坯的直徑，mm；dmax為脹形后制件的最大直徑，mm?！衩浶蜗禂?shù)K與材料的許用伸長率?[δ]?的關(guān)系為

或者K≤1+δ(9-4)

●可以順利脹形而制件不破裂的脹形系數(shù)叫做極限脹形系數(shù)，記為Kmax。

由于毛坯的變形程度K受到材料的許用伸長率?[δ]?的限制，所以可以按式(9-4)求出相應(yīng)的極限脹形系數(shù)Kmax=1+[δ]。表9-4給出了部分材料的許用伸長率和極限脹形系數(shù)Kmax的實(shí)驗(yàn)值，以供設(shè)計時參考。

3．脹形毛坯的計算

圓柱形空心板料毛坯脹形時，為增加材料在圓周方向的變形程度和減小材料的變薄現(xiàn)象，毛坯兩端一般不固定，使其自由收縮。因此，毛坯長度應(yīng)比制件長度增加一定的收縮量，如圖9.9所示。毛坯長度可按下式近似計算：

毛坯直徑：

(9-5)毛坯長度：

(9-6)

式中：d0為毛坯的原始直徑；dmax為脹形后制件的最大直徑；L為變形后母線的展開長度；δ為材料的許用伸長率，見表

9-4；K1為因切向伸長而引起高度縮小所需要的余量系數(shù)，一般取0.3～0.4；b為切邊余量，一般取10mm～20mm。圖9.9空心板料毛坯脹形

4．脹形力的計算

1)剛模脹形力的計算

對于如圖9.10所示的剛性凸模，可以根據(jù)力的平衡方程式推導(dǎo)得到其脹形力為

(9-7)

式中：F為所需脹形壓力，N；H為脹形后高度，mm；t為材料厚度，mm；μ為摩擦系數(shù)，一般μ=0.15～0.20；σb為材料抗拉強(qiáng)度，MPa；β為芯模半錐角，一般取8°～15°。圖9.10剛性凸模的脹形力

2)軟質(zhì)凸模脹形力的計算

對于如圖9.11所示的軟質(zhì)凸模脹形，其脹形力可分為以下三種情況來進(jìn)行計算：

(1)當(dāng)管兩端固定，不產(chǎn)生軸向收縮時：

(9-8)

(2)當(dāng)管兩端自由，允許軸向自由收縮時：

(9-9)

(3)液壓脹形的脹形力：

(9-10)

式中：r為脹形后制件的半徑，r=d/2，mm；R為脹形后軸向

截面的曲率半徑，mm；F為脹形面積，對于空心圓柱體F=

DH，mm2。其中，D為圓柱直徑，mm；H為脹形區(qū)的

高度，mm。9.1.3脹形模具結(jié)構(gòu)

1．剛模脹形

如圖9.12所示，剛模脹形的凸模做成分瓣式結(jié)構(gòu)形式，毛坯由下凹模定位。當(dāng)上凸模下行時，分瓣凸模沿錐形芯塊的表面向下移動，在錐形芯塊的作用下向外脹開，使毛坯脹形成所需形狀尺寸的零件。脹形結(jié)束后，在頂桿和頂板的作用下將分瓣凸模連同制件一起頂起，分瓣凸模在復(fù)位彈簧箍緊力的作用下，將始終緊貼著錐面上升，同時分瓣凸模外形不斷減小，一直至上止點(diǎn)，這樣能保證脹形完成的制件從分瓣凸模上順利地抽出。圖9.12剛模脹形

2．軟模脹形

軟模脹形以橡膠、塑料、石蠟、液體甚至氣體等物質(zhì)作為傳力介質(zhì)，代替金屬凸模進(jìn)行脹形。軟模脹形時板料的變形比較均勻，容易保證制件的幾何形狀和尺寸精度，而且對于形狀不對稱和復(fù)雜的空心件也很容易實(shí)現(xiàn)脹形加工。因此軟模脹形的應(yīng)用比較廣泛，并具有廣闊的發(fā)展前景。

1)橡膠脹形模

如圖9.13所示為橡膠脹形模，空心板料毛坯在分塊凹模內(nèi)定位。脹形時，上、下沖頭一起擠壓橡膠及毛坯，使毛坯與凹模型腔緊密貼合而完成脹形。脹形完成以后，先取下模套，再揭開分塊凹模便可取出制件。圖9.13橡膠脹形模

2)液壓脹形模

如圖9.14所示，將液體作為脹形凸模。上模下行時側(cè)楔先使分塊凹模合攏，然后柱塞下行，將其壓力傳給液體，凹模內(nèi)的毛坯在高壓液體的作用下直徑脹大，最終緊貼凹模內(nèi)壁成形。液壓脹形?？杉庸ご笮土慵?，零件表面質(zhì)量較好。圖9.14液壓脹形模

3)軸向加壓液體脹形模

如圖9.15所示為管材的軸向加壓液體脹形模(簡稱軸壓脹形模)。將一定長度的薄壁管坯放入上模、下模構(gòu)成的模腔內(nèi)，上、下分瓣模具合模、鎖緊。左、右兩個沖頭朝著管材方向同步運(yùn)動將管坯兩端壓緊、密封，向管坯內(nèi)注入高壓液體，在液體(水或油)壓力Pi及軸向載荷Fa的共同作用下，使管坯沿徑向向外擴(kuò)張、貼緊模具型腔。圖9.15管材軸向加壓液體脹形模

4)徑向加壓液體脹形模

如圖9.16所示為管材的徑向加壓液體脹形模(簡稱徑壓脹形模)。管材在上、下分瓣模具內(nèi)定位，如圖9.16(a)所示；然后在液體壓力作用下產(chǎn)生自然脹形(僅在液體作用下的脹形)，徑向尺寸脹大到某一個值D1，如圖9.16(b)所示；隨后，在保持合理大小液體壓力的同時，模具做徑向運(yùn)動，對管材施加徑向壓力，使管材在液體壓力及徑向壓力下復(fù)合成形直至模具閉合，如圖9.16(c)所示；模具閉合后，可以繼續(xù)增大液體壓力，使管材盡可能充分填充模具，以達(dá)到精整成形，如圖9.16(d)

所示。圖9.16管材徑向加壓液體脹形模(z0>z)徑向加壓液體脹形特別適合于汽車引擎支架(圖9.17)等軸向尺寸大、受模具結(jié)構(gòu)形狀限制而補(bǔ)料困難的異形截面中空件的成形加工。圖9.17汽車引擎支架9.2翻邊

翻邊主要用于制出零件的裝配部位，或是為提高零件剛度而加工出特定的形狀。利用這種方法可以加工形狀較復(fù)雜、且具有良好剛度和合理空間形狀的立體零件。所以，翻邊工藝在沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，尤其在汽車、大型機(jī)器等生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用更為普遍。

根據(jù)制件邊緣的形狀和應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)不同，翻邊可分為內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊，如圖9.18所示。圖9.18內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊實(shí)物圖9.2.1圓孔翻邊

在平板毛坯或空心半成品上將預(yù)先沖好的孔口周邊翻起擴(kuò)大，使之成為具有一定高度的直壁孔部的成形工藝，稱做內(nèi)孔翻邊，也稱為翻孔。內(nèi)孔翻邊有圓孔翻邊和非圓孔翻邊兩種，如圖9.19所示為圓孔翻工作邊過程。圖9.19圓孔翻邊工作過程圓孔翻邊是一種伸長類成形。這種成形工藝既能制出合適的螺紋底孔、增加拉伸件高度，也可以代替先拉伸后切底的工藝，還能制成空心鉚釘，如圖9.20所示。圖9.20圓孔翻邊應(yīng)用實(shí)例

1．圓孔翻邊變形特點(diǎn)

如圖9.21所示，帶有預(yù)孔d0、畫有等間距坐標(biāo)網(wǎng)格的圓形毛坯，翻邊后，其坐標(biāo)網(wǎng)格發(fā)生了變化。根據(jù)網(wǎng)格變化得到其變形特點(diǎn)如下：

●坐標(biāo)網(wǎng)格由扇形變?yōu)榫匦?，說明金屬沿切向伸長，愈靠近孔口伸長愈大；

●同心圓之間的距離變化不明顯，即金屬在徑向變形

很??；

●豎邊的壁厚有所減薄，尤其在孔口處減薄最為顯著；

●毛坯外徑不變化或變化不大，即變形區(qū)是d0和D1之間的環(huán)形部分。圖9.21圓孔翻邊的變形圓孔翻邊的應(yīng)力、應(yīng)變情況如圖9.22所示：

●變形區(qū)受雙向拉應(yīng)力

r及

，其中

?最大；

r及

?

在整個變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力大小是變化的，在孔口處，

?達(dá)到最大值，而

r達(dá)到最小值。

●主要變形是切向應(yīng)變

為拉伸，而徑向應(yīng)變

r及厚向

t均為壓縮，因而厚度減薄，越靠近孔口部，變薄現(xiàn)象越嚴(yán)重，越容易被拉裂。圖9.22圓孔翻邊的應(yīng)力應(yīng)變情況

2．圓孔翻邊的變形程度

翻邊破裂的條件取決于變形程度的大小。翻邊的變形程度用翻邊(孔)系數(shù)m來表示，即

(9-11)

式中：m為翻邊系數(shù)；d0為翻邊前孔徑，mm；D為翻邊后孔徑，mm。翻邊時口部切向拉伸應(yīng)變?yōu)?/p>

(9-12)

顯然m越小，則切向拉伸應(yīng)變

就越大，所以m表示了翻邊的變形程度。

翻邊時口部不破裂所能達(dá)到的最小翻邊系數(shù)稱為極限翻邊系數(shù)，用mmin表示。表9-5列出部分材料的一次翻邊系數(shù)和極限翻邊系數(shù)。影響極限翻邊系數(shù)mmin的因素如下：

●材料性能：材料的塑性愈好，如延伸率

愈大，則mmin愈??；

●孔的邊緣狀態(tài)：翻邊前預(yù)孔的邊緣表面質(zhì)量好、無

撕裂、無毛刺和無加工硬化時，對翻邊有利，常用鉆孔代替

沖孔；

●材料的相對厚度：t/d0越大，在撕裂前材料的絕對伸長可以大些，則mmin越?。弧裢鼓５男螤睿和鼓Ｖ萍吘壍膱A角半徑越大，對翻邊變形越有利；

●翻邊孔的形狀：非圓形孔的mmin要比圓形孔的??；

●翻邊凸模形狀的影響：如圖9.23所示，從利于翻孔變形來看，以拋物線形凸模為最好，球形凸模次之，平底凸模再次之，而從凸模的加工難易程度來看則相反。圖9.23圓孔翻邊凸模形狀

3.圓孔翻邊的工藝計算

圓孔翻邊的工藝計算主要是依據(jù)制件尺寸計算出預(yù)制孔直徑d0和核算翻邊高度H。

由于翻邊時材料主要沿切向拉伸、厚度變薄，徑向變形不大，所以可以根據(jù)彎曲件中性層長度不變的原則近似計算預(yù)制孔的孔徑。實(shí)踐證明，這種近似計算方法的誤差不大。

1)平板毛坯圓孔翻邊

如圖9.24所示，平板毛坯翻邊的尺寸計算，在進(jìn)行翻邊之前，需要在毛坯上加工出待翻邊的孔，按彎曲件中性層長度不變原則，根據(jù)零件的尺寸D(翻邊孔中徑)，近似計算出預(yù)制孔直徑d0，并核算其翻邊高度H。

預(yù)制孔直徑：

d0=D－2(H－0.43r－0.72t)

(9-13)

翻邊高度：

(9-14)

最大翻邊高度：

(9-15)

式中：D為翻邊孔中徑，mm；H為翻邊高度，mm；r為翻邊圓角半徑，mm。圖9.24平板毛坯圓孔翻邊的尺寸計算

2)拉深毛坯圓孔翻邊

如果零件的翻邊系數(shù)m=d0/D<mmin或H>Hmax，則不能一次翻邊成形，常采用拉深后沖孔再翻邊。

如圖9.25所示，根據(jù)零件圖的翻邊后直徑D(按厚度中心線的直徑計算)、零件高度H、零件圓角r和板料厚度t，可計算得到翻邊前拉深高度h1、預(yù)制孔孔徑d和翻邊高度h。圖9.25預(yù)拉深高度

翻邊高度：

(9-16)

或

?(9-17)

預(yù)制孔直徑：

d0=D+1.14r－2h??(9-18)

或d0=mminD

(9-19)

拉深高度：

h1=H－h(huán)min+r+t

(9-20)

3)多次翻邊計算

如果系數(shù)m=d0/D<mmin或H>Hmax，則不能一次翻邊成形，亦可采用加熱翻邊或多次翻邊的方法。

采用多次翻邊時，在翻邊工序間可增加退火工序，而且每次翻邊系數(shù)應(yīng)比上一次加大15%～20%。

各次翻邊高度按下式計算：

(9-21)

式中：hn為第n次翻邊后半成品的高度，mm；dn為第n次翻邊中線直徑，mm；n為翻邊次數(shù)。

4)翻邊件的口部壁厚

如圖9.24所示，翻邊時，直壁部分口部變薄現(xiàn)象比較嚴(yán)重，可按下式估算：

(9-22)

5)圓孔翻邊力及翻邊功的計算

翻邊力一般不大，用普通圓柱形平底凸模(圖9.23(a))翻邊時所需的翻邊力為

P=1.1

(D－d0)t

s(N)(9-23)

采用球形、錐形或拋物線形凸模(圖9.23(b)、(c)、(d))時，翻邊力比上式計算值小20%～30%；適當(dāng)增加凸、凹模間隙也可降低翻邊力；無預(yù)制孔的翻邊力要比有預(yù)制孔的大1.33～1.75倍。

翻邊所需的功W為

W=Ph(N·m)

(9-24)

式中：D為翻邊后直徑(按厚度中心線直徑計算)，mm；d0為翻邊預(yù)沖孔直徑，mm；t為板料厚度，mm；σs為板料屈服極限，MPa；h為凸模的有效行程，mm。

4．圓孔翻邊模設(shè)計

1)翻邊模間隙的確定

由于翻邊時直壁厚度有所變薄，因此翻邊的單邊間隙Z/2一般小于板料的初始厚度。圓孔翻邊模的單邊間隙見表9-6。

由于翻孔后材料要變薄，圓孔翻邊的單向間隙Z/2=(0.75～0.85)t，這樣可使翻邊直壁稍有變薄，以保證筒壁直立。其中，系數(shù)0.75用于拉深后的翻孔，系數(shù)0.85用于平板毛坯的翻孔。

如果對翻邊豎孔的外徑精度要求較高，則凸、凹模之間應(yīng)取小的間隙，以便凹模對直壁外側(cè)產(chǎn)生擠壓作用，從而控制直壁的外形尺寸。

對于具有小圓角半徑的高筒壁翻邊，如螺紋底孔(圖9.20(b))或與軸配合的小孔筒壁，取Z/2=0.65t左右，以便使模具對板料產(chǎn)生一定的擠壓，從而保證直壁部分的尺寸精度。

當(dāng)Z/2增大到(4%～5%)t時，翻邊力可降低30%～35%，所翻出的制件圓角半徑較大，相對其筒壁高度較小，尺寸精度較低。

翻邊凸、凹模單邊間隙Z/2可小于材料的原始厚度t，一般可取Z/2=(0.75～0.85)t。

2)凸、凹模尺寸的計算

通常不對翻邊豎孔的外形尺寸和形狀提出較高的要求，其原因是在不變薄的翻邊中，模具對變形區(qū)直壁外側(cè)無強(qiáng)制擠壓，加之直壁各處厚度變化不均勻，因而使豎孔外徑不易被

控制。

翻邊圓孔的尺寸精度主要取決于凸模。翻邊凸模和凹模的尺寸按下式計算：

(9-25)

式中：Dp為翻邊凸模的直徑，mm；Dd為翻邊凹模的直徑，mm；δp為翻邊凸模直徑的公差，mm；δd為翻邊凹模直徑的公差，mm；D0為翻邊豎孔的最小內(nèi)徑，mm；Δ為翻邊豎孔內(nèi)徑的公差，mm。

3)翻邊模的設(shè)計

圓孔翻邊模的結(jié)構(gòu)與拉深模相似，模具制件部分的形狀和尺寸，不僅對翻邊力有影響，而且直接影響翻邊的質(zhì)量和效果。

翻邊模的凹模圓角半徑對翻邊成形的影響不大，可直接按制件圓角半徑來確定。凸模圓角半徑一般取得較大，平底凸?？扇p≥4t，以利于翻孔或翻邊成形。為了改善金屬塑性流動條件，翻邊時還可采用拋物線形凸模或球形凸模。如圖9.26所示是幾種常用的圓孔翻邊凸模。圖(a)帶有導(dǎo)正段，可對制件位置不固定、直徑10mm以上的圓孔進(jìn)行翻邊；圖(b)沒有導(dǎo)正段，可翻制處于固定位置制件的圓孔；圖(c)帶有導(dǎo)正段，用做直徑f10mm以下的翻邊凸模；圖(d)帶有導(dǎo)正段，用做直徑較大的翻邊凸模；圖(e)所示的翻邊凸模，用來翻制無預(yù)制孔且精度要求不高的圓孔。圖9.26幾種常用的圓孔翻邊凸模結(jié)構(gòu)

5．圓孔翻邊模典型結(jié)構(gòu)

如圖9.27所示為倒裝圓孔翻邊模的結(jié)構(gòu)，凸模和壓邊圈裝在下模，凹模和推料桿裝在上模。翻孔后的制件由頂桿頂出。圖9.27圓孔翻邊模如圖9.28所示為一副典型的內(nèi)孔、外緣同時翻邊復(fù)合模。圓孔翻邊的凸模和外緣翻邊的翻邊圈在上模，外緣翻邊的凸模與內(nèi)孔翻邊的凹模組成一體構(gòu)成組合式的凸凹模，并且裝在下模。上模的壓料裝置由環(huán)形的上卸料板(同時起到壓料的作用)、卸料彈簧等零部件組成，用于壓緊制件的凸緣，以便進(jìn)行外緣翻邊。下模的頂件裝置由下模頂件塊、頂桿、氣墊(圖中未畫出)等零部件組成，作用是在翻邊時壓緊制件的內(nèi)孔邊緣，翻邊后把制件從凸凹模中頂出。圖9.28內(nèi)孔、外緣同時翻邊復(fù)合模

6．非圓形孔翻邊

如圖9.29所示為非圓形孔的內(nèi)孔翻邊，也稱為非圓孔翻邊。根據(jù)內(nèi)孔翻邊時的變形，可以沿孔邊分成圓角區(qū)Ⅰ、直邊區(qū)Ⅱ、外凸內(nèi)緣區(qū)Ⅲ和內(nèi)凹內(nèi)緣區(qū)Ⅳ四種性質(zhì)不同的區(qū)域。其中，區(qū)域Ⅰ屬于內(nèi)孔翻邊，區(qū)域Ⅱ?qū)儆趶澢?，而區(qū)域Ⅲ和Ⅳ與拉深變形相似。由于Ⅱ和?Ⅲ?區(qū)兩部分的變形可以減輕區(qū)域Ⅰ的變形程度，因此，非圓形孔翻邊時的翻邊系數(shù)mu(一般指小圓弧部分的翻孔系數(shù))可以小于同直徑圓孔翻邊系數(shù)m。兩者的關(guān)系為

mu=(0.85～0.95)m(9-27)

在低碳鋼上翻制非圓形孔，其極限翻孔系數(shù)可以根據(jù)各圓弧段所對應(yīng)圓心角α的大小，從表9-7中查得。圖9.29非圓孔翻邊9.2.2外緣翻邊

外緣翻邊是將毛坯或零件外緣沖制成有一定角度的直壁或凸緣的成形方法。外緣翻邊類型見表9-8。

●按變形性質(zhì)分類，可分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊；

●按制件形狀分類，可分為內(nèi)凹翻邊和外凸翻邊；

●按毛坯形狀分類，可分為平面翻邊和曲面翻邊。

1．外凸翻邊

用模具把毛坯上外凸的外邊緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫外凸外緣翻邊，簡稱外凸翻邊或外曲翻邊，如圖9.30所示。

外凸翻邊的應(yīng)力與應(yīng)變情況與淺拉深的相似，圓角部分產(chǎn)生彎曲變形，豎邊受切向壓縮應(yīng)力作用而收縮，屬于壓縮類翻邊，因此邊緣容易起皺。圖9.30外凸外緣翻邊

外凸翻邊的變形程度可按下式計算：

(9-28)

式中：b為翻邊的外緣寬度,mm；R為翻邊的外凸圓半徑，mm。

外凸翻邊的極限變形程度受翻邊后豎邊的起皺限制，當(dāng)翻邊高度大時，起皺嚴(yán)重，可采用壓邊圈來防止。外凸翻邊的極限變形程度值可查表9-9。

2．內(nèi)曲翻邊

用模具把毛坯上內(nèi)凹的外邊緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫內(nèi)凹外緣翻邊，簡稱內(nèi)凹翻邊或內(nèi)曲翻邊，如圖9.31所示。

內(nèi)曲翻邊的應(yīng)力與應(yīng)變情況與圓孔翻邊相似，豎邊切向伸長而厚度減薄，所以屬于伸長類翻邊，因此邊緣常被拉裂。圖9.31內(nèi)凹外緣翻邊

內(nèi)曲翻邊的變形程度

凹可按下式計算：

(9-29)

式中：b為翻邊的外緣寬度,mm；R為翻邊的內(nèi)凹圓半徑，mm。

內(nèi)曲翻邊的極限變形程度是根據(jù)翻邊后豎邊的邊緣是否發(fā)生破裂來確定的，其值可查表9-9。

3．外緣翻邊模具

(1)圓角半徑。不論是內(nèi)凹翻邊還是外凸翻邊，翻邊模的凹模圓角半徑一般對成形過程影響不大，可將其圓角半徑等于制件的圓角半徑。

為了利于翻邊成形，凸模的形狀宜做成球形、拋物線形，圓角半徑宜大不宜小。

(2)模具間隙。翻邊凸模和凹模之間的雙邊間隙Z為

(9-30)

式中：Dd為凹模直徑，mm；Dp為凸模直徑，mm。

翻邊后材料一般會變薄，故凸、凹模之間的單邊間隙可取為材料厚度的85%，即

(9-31)9.2.3變薄翻邊

變薄翻邊是指通過減小凸、凹模間隙，強(qiáng)迫材料變薄，提高制件豎邊高度，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率及節(jié)約原材料的方法。如圖9.32所示，d3－d1<2t。

在普通翻邊時材料豎邊亦變薄，但這是由于拉應(yīng)力作用的自然變薄，是翻邊的普遍現(xiàn)象。圖9.32變薄翻邊當(dāng)零件的翻邊高度較大，難于一次翻邊成形時，在不影響使用要求的情況下宜采用變薄翻邊。在薄板零件上加工小螺紋孔常用變薄翻邊工藝，既可增加螺孔深度，又不必增加板料厚度(如圖9.20所示)。

變薄翻邊屬于體積變形，與普通翻邊類似，但它們成形為豎邊后，將會在凸、凹模間的小間隙內(nèi)受到擠壓，進(jìn)一步發(fā)生較大的塑性變形，使厚度顯著減薄，從而提高翻邊的高度。豎邊高度應(yīng)按體積不變定律進(jìn)行計算。變薄翻邊因其最終結(jié)果是使材料豎邊部分變薄，所以變形程度可以用變薄系數(shù)η來表示：

(9-32)

式中：t1為變薄翻邊后制件豎邊的材料厚度，mm；t0為變薄翻邊前材料厚度，mm。

一次變薄翻邊的變薄系數(shù)η可取0.4～0.5。如圖9.33是用階梯形凸模變薄翻邊的例子。由于凸模采用階梯形，壓力機(jī)在一次行程中，經(jīng)過不同階梯使工序件豎壁部分逐步變薄，而高度逐漸增加。凸模各階梯之間的距離大于零件高度，以便前一個階梯的變形結(jié)束后再繼續(xù)后一階梯的變形。采用階梯形凸模進(jìn)行變薄翻邊時，應(yīng)有強(qiáng)力的壓料裝置和良好的潤滑。圖9.33階梯形凸模變薄翻邊9.3縮口

縮口是將預(yù)先成形好的圓筒件或空心板料毛坯，通過縮口模具將其口部縮小的一種沖壓成形工藝，它是一種壓縮類的成形方法。與縮口相對應(yīng)的是擴(kuò)口工藝。

縮口工藝的應(yīng)用比較廣泛，可用于子彈殼、炮彈殼、鋼制氣瓶、自行車車架立管、自行車坐墊鞍管、鋼管拉拔等的縮口加工。如圖7.5所示。

對細(xì)長的管狀類零件，有時用縮口代替拉深可取得更好的效果。9.3.1縮口工藝特點(diǎn)

1．縮口變形特點(diǎn)

縮口的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)如圖9.34所示。在壓力作用下，凹模制件部分壓迫毛坯口部，使變形區(qū)的材料處于軸對稱應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。在切向壓縮應(yīng)力σθ的作用下，產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)變εθ，由此方向產(chǎn)生的材料轉(zhuǎn)移引起了徑向和厚度方向的伸長應(yīng)變εr和εt。

變形區(qū)由于受到較大切向壓應(yīng)力的作用，易產(chǎn)生切向失穩(wěn)而起皺；而起傳力作用的筒壁區(qū)由于受到軸向壓應(yīng)力的作用易產(chǎn)生軸向失穩(wěn)而起皺，所以失穩(wěn)起皺是縮口工序的主要缺陷。圖9.34縮口的變形特點(diǎn)及應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)

2．縮口模支承方式

如圖9.35所示，是縮口模對筒壁的三種不同支承方式：

(1)圖9.35(a)是無支承方式，縮口過程中毛坯的穩(wěn)定性差，因而允許的縮口系數(shù)較大，適用于管件錐形縮口。

(2)圖9.35(b)是外支承方式，此類模具較前者復(fù)雜，但是在縮口時毛坯的穩(wěn)定性較前者好，允許的縮口系數(shù)可小些。適用于高度不大、帶底制件的錐形縮口。

(3)圖9.35(c)是內(nèi)外支承方式，此類模具最為復(fù)雜，對毛坯筒壁的支承性最好，縮口時毛坯的穩(wěn)定性最好，允許的縮口系數(shù)為三者中最小的。圖9.35縮口模支承方式

3．縮口變形程度

縮口的變形程度用縮口系數(shù)m來表示：

(9-33)

式中：d為縮口后直徑，mm；D為縮口前直徑，mm。

縮口系數(shù)m越小，表示變形程度越大。當(dāng)縮口變形所需壓力F大于筒壁材料的失穩(wěn)臨界壓力時，非變形區(qū)筒壁將先失穩(wěn)起皺。縮口極限變形程度mmin取決于對失穩(wěn)條件的限制,與材料的機(jī)械性能、毛坯厚度、模具的結(jié)構(gòu)形式和毛坯表面質(zhì)量有關(guān)?！癫牧系乃苄院?、屈強(qiáng)比值大，允許的縮口變形程度就大，即mmin越小。

●毛坯越厚，抗失穩(wěn)起皺的能力就越強(qiáng)，也越有利于縮口成形。

●采用內(nèi)支承(芯模)模具結(jié)構(gòu)，口部不易起皺(如圖9.35(c)所示)。

●合理的模具錐角、小粗糙度值和良好的潤滑條件，可以降低縮口力，對縮口成形有利。

不同的材料及厚度的平均縮口系數(shù)見表9-10。不同材料和不同支承方式所允許的極限縮口系數(shù)值見表9-11。當(dāng)縮口制件的d/D值大于極限縮口系數(shù)時，則可以一次縮口成形；當(dāng)d/D值小于極限縮口系數(shù)時，則需要多次縮口，并且每次縮口工序之間須進(jìn)行中間退火熱處理。

●首次縮口系數(shù)m1=0.9m0；

●以后各次縮口系數(shù)mn=(1.05～1.1)mm；

●縮口次數(shù)n按下式估算：

(9-34)

式中：mm為平均縮口系數(shù)，見表9-10。9.3.2縮口工藝計算

1．頸口直徑

各次縮口后的頸口直徑為

d1=m1D

d2=mnd1=m1mnD

d3=mnd2=m1D

dn=mndn-1=m1D

dn應(yīng)等于制件的頸口直徑。

縮口變形后，由于回彈，制件的縮口直徑將比模具的尺寸增大0.5%～0.8%。

2．毛坯高度

縮口毛坯尺寸，主要指的是縮口制件的高度。一般是根據(jù)變形前后體積不變的原則來進(jìn)行計算的，各種制件縮口前高度H的計算可查沖壓設(shè)計資料中相應(yīng)的公式。如圖9.36所示縮口制件可以按下式進(jìn)行計算：圖9.36(a)所示錐形縮口前制件高度：(9-35)圖9.36(b)所示帶圓筒部分縮口前制件高度：(9-36)圖9.36縮口制件圖9.36(c)所示圓弧形縮口前制件高度：

(9-37)

在上面的公式中，凹模的半錐角α對縮口成形過程有重要影響。若半錐角取值合理，則允許的縮口系數(shù)可以比平均縮口系數(shù)小10%～15%。一般應(yīng)使α<45°，最好使α<30°。

3．縮口力

如圖9.36(a)所示錐形縮口件，在無支承縮口模上進(jìn)行縮口時，其縮口力F可用下式來進(jìn)行計算：

(9-38)

式中：μ為凹模與制件接觸面的摩擦系數(shù)；σb為材料抗拉強(qiáng)度，MPa；K為速度系數(shù)，在曲柄壓力機(jī)上制件時取K=1.15；α為凹模圓錐孔的半錐角；t為制件厚度，mm。

4．縮口模

控制制件縮口部分成形的主要是縮口凹模。凹模工作部分的尺寸根據(jù)縮口部分的尺寸來確定，同時要考慮縮口制件在縮口后有回彈。因此，縮口凹模尺寸應(yīng)比制件實(shí)際尺寸小0.5%～0.8%的彈性恢復(fù)量，以減少試模時的修正量。

如圖9.37所示為帶有夾緊裝置的縮口模。上模部分由凹模、凹模固定板、上模座、彈簧、凸模、鑲塊和側(cè)向滑塊組成；下模由側(cè)向擋塊、夾持分塊和下模座組成。工作時，把制件放入下模夾持分塊中，上模下行，側(cè)向滑塊和鑲塊推動下模夾持分塊向右移動夾緊制件，上模繼續(xù)下行，凹模接觸制件對制件縮口進(jìn)行擠壓，凸模進(jìn)入制件口里起尺寸限位作用。制件縮口完成后上模上行回程，凸模在彈簧力作用下推動制件頂出凹模，夾持分塊向左移動，松開制件，然后取出制件，完成整個縮口壓制工作。圖9.37帶有夾緊裝置的縮口模如圖9.38所示為縮口與擴(kuò)口復(fù)合模。上模部分由模柄、上模板、凹模等構(gòu)成；下模部分由凸模、下模連接板、凸模固定板、螺釘?shù)葮?gòu)成。工作時，毛坯在凸模上由凸模的錐面定位，上模下行、凹模接觸毛坯開始對其進(jìn)行縮口，同時凸模對毛坯下端進(jìn)行擴(kuò)口，縮口和擴(kuò)口完成后上模上行回程，頂桿在壓力機(jī)打料桿作用下把制件推出凹模，完成制件縮口工作。圖9.38縮口與擴(kuò)口復(fù)合模9.4校形

校形屬于修整的成形工序，它包括兩種情況：一種是將毛坯或沖裁件的不平度和翹曲壓平，即校平；另一種是將彎曲、拉深或其他成形件校整成最終的正確形狀，即整形。

校形大都在沖裁、彎曲、拉伸等沖壓工藝之后進(jìn)行，當(dāng)其形狀、尺寸精度不能滿足要求時，為進(jìn)一步提高制件質(zhì)量的彌補(bǔ)措施，校形在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。校平和整形工序的共同特點(diǎn)：

●變形量小，只在工序件局部位置使其產(chǎn)生不大的塑性變形，以達(dá)到修整的目的；

●要求經(jīng)校平或整形后，零件的誤差比較小，因而要求模具的精度高；

●要求壓力機(jī)的滑塊達(dá)到下止點(diǎn)時，對制件剛性卡壓一下，故對設(shè)備有一定的剛度要求。所用設(shè)備最好為精壓機(jī)，若使用機(jī)械壓力機(jī)時，機(jī)床應(yīng)具有較好的剛度，并需要裝有過載保護(hù)裝置。9.4.1校平

將不平整的制件放入模具內(nèi)施加壓力，使之平整的成形工藝稱為校平，如圖9.39所示。主要用于減少制件的平直度誤差。校平方式有模具校平、手工校平、加熱校平、在專門校平設(shè)備(圖9.40)上校平等多種。

校平時的變形情況如圖9.39所示，當(dāng)沖床處于下止點(diǎn)位置時，在上、下兩塊平模板的作用下，板料處于很大的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生反向彎曲變形，出現(xiàn)微量塑性變形。卸載后回彈小，在模板作用下的平直狀態(tài)就被保留下來，從而使板料壓平。

圖9.39校平的變形圖9.40校平機(jī)

1．光面(平面)校平模

光面(平面)校平模如圖9.41所示，模具由上、下兩塊平模板組成，模壓板面是光滑的。

光面校平模由于單位壓力小，作用于制件的有效單位壓力較小，故改變材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的效果較差，卸載后制件有一定的回彈，對于高強(qiáng)度材料的制件校平效果較差。圖9.41固定結(jié)構(gòu)光面校平模為使校平不受板料厚度偏差或壓力機(jī)滑塊導(dǎo)向精度的影響，平面校平?？梢圆捎酶影寄５慕Y(jié)構(gòu)，如圖9.42所示。

圖9.42浮動結(jié)構(gòu)光面校平模

2．齒面校平模

對于材料較厚及平直度要求較高的零件，應(yīng)采用如圖9.43所示的齒面校平模。上、下兩塊平模板有許多小形齒，上、下模齒形應(yīng)相互交錯。由于齒尖突出部分壓入毛坯表層有一定的深度，因此形成了許多塑性變形的小坑，有效地改變了制件的殘存應(yīng)力狀態(tài)，構(gòu)成較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，因而校平效果較好。

齒面校平模有細(xì)齒和粗齒兩種。用齒面校平模校平時會在校平面上留下塑性變形的小網(wǎng)點(diǎn)，細(xì)齒模的齒痕更加明顯，因此，細(xì)齒模適合于表面允許有壓痕的零件，而粗齒模適合于厚度較小的軟金屬(鋁、青銅、黃銅等)、表面不允許有壓痕的零件。圖9.43齒面校平模示意圖

3．校平力的計算

制件的校平行程不大，但是壓力卻很大。校平力F可用下式進(jìn)行估算：

F=p·A(N)(9-39)

式中：A為校平面積，mm2；p為單位面積上的校平壓力，MPa，見表9-12。

校平力F的大小與制件的材料性能、厚度和校平模的齒形等因素有關(guān)，因此，在確定校平力時應(yīng)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。9.4.2整形

整形是指對彎曲和拉深后的立體零件進(jìn)行形狀和尺寸修整的校形。整形的目的是為了提高立體零件的形狀和尺寸精度。整形主要是修正彎曲件的回彈、拉深件筒壁的錐形、沖壓件的尺寸誤差或圓角過大等情形。整形模和前道工序的成形模相似，只是模具工作部分的精度和光潔度更高、圓角半徑和凸、凹模間隙更小。

1．彎曲件的整形

彎曲件的整形方法主要有壓校和鐓校兩種。

(1)壓校。如圖9.44(a)所示，壓校中由于材料沿長度方向無約束，整形區(qū)的變形特點(diǎn)與彎曲時相似，材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化不大，因而整形效果一般。壓校V形件時，應(yīng)使兩個側(cè)面的水平分力大致平衡(即P1=P2)和壓校單位壓應(yīng)力分布大致均勻，如圖9.44(b)所示。圖9.44彎曲件的壓校圖9.45彎曲件的鐓校

2．拉深件的整形

如圖9.46所示為拉深件的整形示意圖。拉深件的整形部位不同，所采用的整形工藝也有所不同。

(1)拉深件凸緣平面、底部平面的整形：主要是利用模具的校平作用。

(2)拉深件筒壁的整形：通常取整形模間隙等于(0.9～0.95)t，即采用變薄拉深的方法進(jìn)行整形，目的主要是提高筒壁的形狀和尺寸精度。這種整形方式也可以與最后一次拉深合并，但是應(yīng)取稍大點(diǎn)的拉深系數(shù)。

(3)拉深件圓角的整形：小凸緣件根部圓角半徑rd的整形要求從外部向圓角部分補(bǔ)充材料，根據(jù)情況有以下三種方法：

如果根部圓角半徑rd變化大，則在工藝設(shè)計時，可以使半成品高度h1大于零件高度h，整形時從直壁部分(高度減少)獲得材料補(bǔ)充，如圖9.46(a)所示；

如果半成品高度與零件高度相等，則可以由凸緣外徑df1收縮至df來獲得材料補(bǔ)充，如圖9.46(b)所示；圖9.46拉深件整形示意圖

如果凸緣的外徑df大于筒壁直徑d的2.5倍，即df/d>2.5，凸緣的外徑df已經(jīng)不可能產(chǎn)生收縮變形，圓角鄰近的材料不能流動過來，此時，則只有靠圓角變形區(qū)域本身的材料變薄來實(shí)現(xiàn)。這時，變形部位材料的伸長變形以2%～5%為宜，若變形過大制件會破裂。

底部圓角半徑rp的整形也可采用與凸緣根部圓角半徑rd整形相同的辦法。各種沖壓件整形力F按下式計算：

F=pA(9-40)

式中：A為整形的投影面積，mm2；p為整形單位壓力，MPa。對于軟鋼和黃銅，p的值?。?/p>

●對敞開式制件的整形：p=(50～100)MPa；

●對底面、側(cè)面減小圓角的整形：p=(150～200)MPa。

9.5旋壓

旋壓又稱趕形，是將平板毛坯或空心板料毛坯固定在旋壓機(jī)模具上，在毛坯隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動的同時，用旋輪或趕棒對毛坯施加壓力，使毛坯逐漸緊貼模具，從而獲得所要求的旋轉(zhuǎn)體制件的成形工藝，如圖9.47所示。圖9.47旋壓示意圖圖9.48旋壓零件旋壓加工的缺點(diǎn)：當(dāng)旋壓工藝采用手工操作時，質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低，要求操作人員技術(shù)水平高。若人員操作不當(dāng)，旋壓時材料可能會產(chǎn)生失穩(wěn)起皺、振動或者撕裂現(xiàn)象，轉(zhuǎn)角處的板料毛坯也容易變薄旋裂。旋壓多用于小、中批量生產(chǎn)場合。

按照旋壓前后材料壁厚的變化與否，旋壓又可分為不變薄旋壓和變薄旋壓。不變薄旋壓也稱做普通旋壓，變薄旋壓也稱做強(qiáng)力旋壓。9.5.1普通旋壓

1．變形特點(diǎn)

普通旋壓(又稱不變薄旋壓)成形制件原理如圖9.49所示，是將平板毛坯旋壓成圓筒形制件的變形過程。芯模裝在旋壓機(jī)的主軸上，將平板毛坯或工序件貼靠芯模，用機(jī)床尾座頂尖頂住頂塊、壓緊毛坯或工序件，毛坯隨主軸旋轉(zhuǎn)。此時，沿軸線運(yùn)動的趕棒(或滾輪)在旋轉(zhuǎn)的毛坯面上形成螺旋形的碾壓接觸軌跡，使接觸點(diǎn)處的板料毛坯在趕棒接觸力的作用下產(chǎn)生局部塑性變形。毛坯材料由點(diǎn)到線、由線到面逐漸貼緊芯模，從而加工出形狀和尺寸符合圖紙要求的制件。圖9.49普通旋壓成形示意圖

(1)普通旋壓變形特點(diǎn)：點(diǎn)接觸，毛坯剖面發(fā)生彎曲、切向壓縮、徑向伸長。

(2)普通旋壓時制件出現(xiàn)兩種形狀變化：

①與趕棒直接接觸的材料產(chǎn)生局部凹陷的塑性變形；

②毛坯沿著趕棒加壓的方向大片倒伏。

(3)旋壓的基本要點(diǎn)：合理的轉(zhuǎn)速；合理的過渡形狀；合理的加力。

2.變形程度

旋壓的變形程度用旋壓系數(shù)m來表示：

(9-41)

式中：D為板料毛坯直徑，mm；d為制件直徑，mm，(當(dāng)制件為錐形件時，d取圓錐的小端直徑)。

毛坯直徑D可按等面積法求出，但旋壓時因材料減薄表面積增大，因此應(yīng)將理論計算值減小5%～7%。圓筒或圓錐形制件的極限旋壓系數(shù)見表9-13。

3．工藝參數(shù)

旋壓件的主要質(zhì)量問題：毛坯皺折、振動和旋裂。為保證旋壓件的質(zhì)量，除要求控制變形程度外，還需要合理選擇芯模的旋轉(zhuǎn)速度、旋壓件的過渡形狀以及趕棒加壓壓力。

旋壓時芯模的旋轉(zhuǎn)速度對制件成形質(zhì)量很重要。若旋轉(zhuǎn)速度過低，則毛坯邊緣容易起皺，增加了成形阻力，甚至導(dǎo)致旋壓制件破裂；若旋轉(zhuǎn)速度過高，則材料變薄嚴(yán)重。當(dāng)板料毛坯的直徑較大、厚度較小時，主軸轉(zhuǎn)速可取較小值；反之取較大值。旋壓成形轉(zhuǎn)速可以按表9-14所示經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來選取。普通旋壓一般是手工操作，屬于半機(jī)械化生產(chǎn)。趕棒施加于毛坯的壓力大小一般憑操作者的經(jīng)驗(yàn)來控制，著力要均勻并逐漸移動著力點(diǎn)，使制件變形穩(wěn)定。特別要注意的是，趕棒加壓不能過大，以避免材料起皺。

旋壓件的表面留有趕棒的痕跡，其表面粗糙度Ra值約為3.2μm～1.6μm，旋壓件的尺寸精度可達(dá)到其直徑的0.1%～0.2%。

旋壓時，趕棒與材料間有劇烈的摩擦，因而需要潤滑。常用的潤滑劑有肥皂、黃油、蜂蠟、石蠟和機(jī)油以及它們的混合物等。

4．普通旋壓方法及工具

旋壓芯模取決于制件的形狀和尺寸。趕棒和旋輪也是重要的工具。圖9.50所示為旋壓機(jī)上使用的各種趕棒和旋輪。

常用趕棒的頭部形狀如圖9.50(a)所示。用金屬制成型頭時，應(yīng)鍍鉻并拋光。趕棒的長度一般取700mm～1200mm，過短時操作費(fèi)力，過長時容易擺動，影響旋壓件的質(zhì)量。如圖9.50(b)所示為幾種常用旋輪的結(jié)構(gòu)形式。旋輪一般用碳素工具鋼或合金工具鋼制造，并經(jīng)淬火、拋光、鍍鉻處理，以提高耐用度。在旋壓不銹鋼制件時，可采用青銅作為旋輪或趕棒的成形頭，以防止在旋壓過程中出現(xiàn)材料粘結(jié)現(xiàn)象。旋輪的圓角半徑R對旋壓件的質(zhì)量影響較大，R越大，旋出的制件表面越光滑，但操作時較費(fèi)力；R小時旋壓較省力，但制件表面容易出現(xiàn)溝槽。旋輪的圓角半徑R的推存值見表9-15。圖9.50常用的趕棒與旋輪結(jié)構(gòu)示意圖9.5.2強(qiáng)力旋壓

板料毛坯厚度在旋壓過程中被強(qiáng)制變薄的旋壓即為強(qiáng)力旋壓，又叫變薄旋壓。

1．工藝過程及應(yīng)用

通過強(qiáng)力旋壓可以加工形狀復(fù)雜、尺寸較大的旋轉(zhuǎn)體制件；表面粗糙度Ra值可達(dá)1.25μm，尺寸公差等級可達(dá)