第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介：學(xué)習(xí)目的與要求：1．

了解脹形、翻邊、縮口、校形等工序的變形特點(diǎn)；2．

了解脹形模、翻邊模、縮口模、校形模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。重點(diǎn)：脹形、翻邊工序的變形特點(diǎn)、工藝計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

難點(diǎn)：翻邊工序的變形特點(diǎn)、工藝計(jì)算。

在掌握沖裁、彎曲、拉深成形工藝與模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，本章介紹其它成形工藝特點(diǎn)和模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。涉及脹形、翻邊、縮口、校形等成形工序的變形特點(diǎn)、工藝與模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)。1

在沖壓生產(chǎn)中，通過(guò)板料或坯料的局部變形來(lái)改變毛坯的形狀和尺寸的沖壓成形工序有：脹形、翻邊、縮口、擴(kuò)口、整形、旋壓等統(tǒng)稱為其他成形。其中，脹形、擴(kuò)口和伸長(zhǎng)類翻邊主要是伸長(zhǎng)變形，常因拉應(yīng)力超出了材料的抗拉強(qiáng)度而使零件破裂；縮口和壓縮類翻邊主要是壓縮類變形，常因坯料壓應(yīng)力過(guò)大失穩(wěn)，而出現(xiàn)起皺現(xiàn)象；而旋壓是一種特殊的沖壓成形工藝，可利用旋壓來(lái)完成類似于拉深、脹形、翻邊和縮口的成形。這些工藝方法的變形特點(diǎn)不盡相同，常和沖裁、彎曲、拉深等工序組合，完成一些復(fù)雜形狀零件的沖壓加工。應(yīng)用這些工序可以加工許多復(fù)雜零件。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)2第一節(jié)脹形當(dāng)坯料外徑與成形直徑的比值Ｄ/ｄ＞３時(shí)，其成形完全依賴于直徑為ｄ的圓周以內(nèi)金屬厚度的變薄實(shí)現(xiàn)表面積的增大而成形。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、脹形的變形特點(diǎn)脹形：是利用模具使毛坯厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法。脹形變形區(qū)脹形方法主要用于平板毛坯的局部成形或稱起伏成形，如壓凸起、加強(qiáng)肋、凹坑、花紋圖案及標(biāo)記等。另外，還有管類空心毛坯的脹形（如波紋管）以及平板毛坯的張拉成形等。曲面零件拉深時(shí)毛坯的中間部分也要產(chǎn)生脹形變形。在大型覆蓋件的沖壓成形過(guò)程中，為使毛坯能夠很好地貼模，提高成形件的精度和剛度，必須使零件獲得一定的脹形量，因此，脹形如同前面的彎曲、拉深，也是沖壓成形的基本成形方法之一。脹形變形特點(diǎn)3第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)第一節(jié)脹形一、脹形的變形特點(diǎn)2.脹形成形極限

脹形時(shí)，由于毛坯變形區(qū)的材料受徑向和切向的雙向拉應(yīng)力作用，其平均應(yīng)力σm的數(shù)值較大。因此脹形成形極限以零件是否發(fā)生破裂來(lái)判別，即材料拉伸失穩(wěn)后，因強(qiáng)度不足而引起的破裂（屬于脹形破裂，也稱α破裂）。一般來(lái)講，脹形破裂總是發(fā)生在厚度減薄最大的部位，所以變形區(qū)的應(yīng)變分布是影響脹形成形極限的重要因素。成形極限的表示方法亦不相同。局部脹形時(shí)常用極限脹形高度表示成形極限；對(duì)于其他脹形方法，成形極限可分別用許用斷面變形程度εp（壓肋）、極限脹形系數(shù)Kp（圓柱形空心毛坯脹形）以及極限張拉系數(shù)K1max等表達(dá)。破裂是沖壓成形的主要失效形式,分為α破裂、β破裂和彎曲破裂。α破裂：板料所受的拉應(yīng)力超過(guò)板料的強(qiáng)度極限所引起的破裂；β破裂：板料的伸長(zhǎng)變形超過(guò)材料的局部延伸率，引起的破裂。彎曲破裂：彎曲變形區(qū)的外層金屬中拉應(yīng)力過(guò)大引起的破裂。4第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)第一節(jié)脹形一、脹形的變形特點(diǎn)2.脹形成形極限雖然脹形成形極限表示方法不同，但變形區(qū)的應(yīng)變性質(zhì)都是一樣的，破裂也總是發(fā)生在材料厚度減薄最嚴(yán)重的部位。且破裂直接與變形區(qū)應(yīng)變情況有關(guān)，所以影響因素基本相似。歸納起來(lái)影響脹形成形極限的主要參數(shù)有：均勻伸長(zhǎng)率δu、應(yīng)變硬化指數(shù)n、潤(rùn)滑條件和變形速度等。5第一節(jié)脹形

起伏成形俗稱局部脹形，是板料在模具作用下，通過(guò)局部脹形而產(chǎn)生凸起或凹下的沖壓加工方法。起伏成形主要用來(lái)增強(qiáng)零件的剛度和強(qiáng)度。常見(jiàn)的起伏成形有加強(qiáng)筋、壓凸包、壓字和壓花等可以壓制加強(qiáng)筋、凸包、凹坑、花紋圖案及標(biāo)記等。

1．壓加強(qiáng)筋第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、平板坯料的起伏成形起伏成形大多采用金屬?zèng)_模，對(duì)厚度較小的板料、薄料和膜片等可采用橡皮膜或液壓脹形裝置成形。簡(jiǎn)單的起伏成形零件，其極限變形程度可按下式近似確定：若零件的加強(qiáng)筋超過(guò)極限變形程度時(shí)，可以采用多次成形的方法壓制加強(qiáng)筋所需的沖壓力，可用下式近似計(jì)算：6第一節(jié)脹形沖壓凸包時(shí)，凸包高度受到材料性能參數(shù)、模具幾何形狀及潤(rùn)滑條件的影響，一般不能太大。材料一次成形極限程度用極限脹形深度hmax表示。用半圓形凸模對(duì)低碳鋼、軟鋁等圓凸模成形時(shí)，可能達(dá)到的極限深度為凸模球直徑的1/3，用平端面凸模成形時(shí)，達(dá)到的極限深度見(jiàn)表5-2。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、平板坯料的起伏成形7壓凸包時(shí)，沖壓力可按下式計(jì)算：式中

F——沖壓力（N）；K——系數(shù)，對(duì)鋼為200~300N/mm4，對(duì)銅為50~200N/mm4；A——局部脹形面積（mm2）；

t——板材厚度（mm）。1.脹形方法第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、管形凸肚剛性模具脹形軟模脹

軸向壓縮和高壓液體聯(lián)合作用的脹形

空心坯料的脹形俗稱凸肚如圖所示，它是使材料沿徑向拉伸，將空心工序件或管狀坯料向外擴(kuò)張，脹出所需的凸起曲面，如壺嘴、皮帶輪、波紋管等。采用這種工藝方法可獲得形狀復(fù)雜的空心曲面零件。生產(chǎn)中常采用剛模脹形、固體軟模脹形或液（氣）壓脹形等方法。8圓柱空心毛坯脹形a)波紋管b)凸肚第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、管形凸肚

很顯然采用剛性凸模，模具結(jié)構(gòu)不但比較復(fù)雜而且變形的均勻性較差，脹形后零件的內(nèi)壁往往留有凸模分瓣的痕跡，影響零件的表面質(zhì)量。因此，剛體分瓣凸模脹模一般適用于工件要求不高和形狀簡(jiǎn)單的工件。為了克服鋼性凸模的上述缺點(diǎn)發(fā)展了軟凸模脹形模（用液體、氣體或橡膠）進(jìn)行圓柱空心毛坯脹形。采用軟凸模脹形時(shí)，由于軟凸模傳力均勻，毛坯變形比較均勻，容易保證工件成形的幾何形狀，便于成形復(fù)雜形狀的空心件，零件的表面質(zhì)量也明顯優(yōu)于剛性凸模脹形。為使毛坯脹形后能充分貼模，應(yīng)在凹模壁上的適當(dāng)位置開(kāi)設(shè)通氣孔。軟凸模的壓縮量應(yīng)控制在10%~35%之間。常用的固體軟凸模的材料有橡膠、聚氨脂或PVC塑料等材料，此外，還有液體、氣體充當(dāng)凸模的脹形。軟凸模脹形模的凹模大都采用金屬剛性凹模，剛性凹模可做成整體式或可分式兩種。9第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、管形凸肚

液壓脹形時(shí)，毛坯放在凹模內(nèi)，利用高壓液體充入毛坯空腔，使其直徑脹大，最后貼靠凹模成形如圖5-9所示。液壓脹形是在無(wú)摩擦狀態(tài)下成形的，傳力均勻，極少出現(xiàn)不均勻變形，機(jī)動(dòng)性好，液體易反復(fù)使用，適用于表面質(zhì)量和精度要求較高的復(fù)雜形狀零件。因此生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是液壓脹形。10加軸向壓縮的液體脹形1－上模2－軸頭3－下模4－管坯第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)2.脹形的變形程度圓柱空心毛坯脹形時(shí)，材料主要受切向伸長(zhǎng)變形，材料的破壞形式主要為開(kāi)裂。脹形變形程度用脹形系數(shù)Ｋ表示：Ｋ和坯料伸長(zhǎng)率的關(guān)系為：11三、管形凸肚第一節(jié)脹形第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)3.脹形的坯料尺寸計(jì)算

坯料直徑Ｄ坯料長(zhǎng)度Ｌ式中――變形區(qū)母線長(zhǎng)度；

――坯料切向拉伸的伸長(zhǎng)率；ｂ――切邊余量，一般取ｂ＝10～20ｍｍ。

12三、管形凸肚第一節(jié)脹形第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)4.脹形力的計(jì)算脹形時(shí)，所需的脹形力Ｆ可按下式計(jì)算：脹形單位面積壓力ｐ可用下式計(jì)算：

――脹形變形區(qū)實(shí)際應(yīng)力，近似估算時(shí)取式中≈（材料的抗拉強(qiáng)度）13三、管形凸肚第一節(jié)脹形第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中常有一些底部曲率半徑很大的制件，如汽車覆蓋件和飛機(jī)蒙皮等，沖壓時(shí)底部材料的脹形變形程度不大，不易產(chǎn)生破裂，但此類件脹形后回彈很大，而出現(xiàn)貼模不良或形狀凍結(jié)性不好，造成較大的形狀誤差。為解決這類零件的回彈問(wèn)題，生產(chǎn)中常采用張拉成形（簡(jiǎn)稱拉形）。張拉成形示意圖如圖所示。張拉成形原理與拉彎成形相似，即在毛坯貼靠凸模曲面成形時(shí)，對(duì)毛坯附加張力F，一方面可以增大材料變形程度，另一方面能夠減小甚至消除彎曲時(shí)材料內(nèi)部的壓應(yīng)力成分，從而達(dá)到減小零件回彈，增強(qiáng)零件剛度的目的。14四、張拉成形張拉成形示意a）開(kāi)始階段b）中間階段c）終了階段第一節(jié)脹形第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)張拉成形變形程度計(jì)算

K1==1+=1+δ

K1max=1+0.8δ15四、張拉成形式中δ—材料的平均伸長(zhǎng)率。K1的值越大，表明變形程度也越大。生產(chǎn)中允許使用的極限張拉系數(shù)K1max的數(shù)值可用下式計(jì)算：

由上式可知。張拉系數(shù)K1與材料的伸長(zhǎng)率δ、硬化指數(shù)n、摩擦系數(shù)μ、包角α以及鉗口的形狀有關(guān)。當(dāng)n和δ大時(shí)，K1大，當(dāng)α和μ小時(shí)，K1也大。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)第一節(jié)脹形四、工藝實(shí)例——自行車中接頭聚氨酯脹形工藝1617第二節(jié)翻邊

翻邊：是指在模具的作用下，把坯料上的的孔緣或外緣沿直線或曲線沖制成豎立邊的成形方法。翻邊主要用于成形與其他零件的裝配部分，零件的邊部強(qiáng)化，切邊以及成形具有復(fù)雜形狀的立體零件，同時(shí)提高零件的剛度。在大型鈑金成形時(shí)，還能利用翻邊改善材料塑性流動(dòng)，控制破裂或折皺的出現(xiàn)。所以在汽車、航空航天、電子及家用電器等工業(yè)部門中得到十分廣泛的應(yīng)用。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)18按其工藝特點(diǎn)劃分，翻邊可分為內(nèi)孔（圓孔和非圓孔）翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等。外緣翻邊又可分為內(nèi)曲翻邊和外曲翻邊。按變形性質(zhì)可分為伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊以及屬于體積成形的變薄翻邊等。伸長(zhǎng)類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料受拉應(yīng)力，切向伸長(zhǎng)，厚度減薄，易發(fā)生破裂，如圓孔翻邊和外緣翻邊中的內(nèi)曲翻邊等。壓縮類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料切向受壓縮應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮變形，厚度增厚，易起皺，如外緣翻邊中的外曲翻邊。非圓孔翻邊經(jīng)常是由伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊和彎曲組合起來(lái)的復(fù)合成形。第二節(jié)翻邊1．圓孔翻邊的變形特點(diǎn)與變形程度翻邊時(shí)，帶有圓孔的環(huán)形毛坯被壓邊圈壓死。變形區(qū)基本上限制在凹模圓角以內(nèi)，并在凸模輪廓的約束下受單向或雙向拉應(yīng)力作用（忽略板厚方向的應(yīng)力），隨著凸模下降，毛坯中心的圓孔不斷脹大，凸模下面的材料向側(cè)面轉(zhuǎn)移，直到完全貼靠凹模側(cè)壁，形成直立的豎邊。第五章

其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊變形程度極限翻邊系數(shù)

翻邊后豎邊邊緣的厚度，可按下式估算：

19圓孔翻邊的示意圖K值愈小，豎邊孔緣厚度減薄愈大，也就愈容易發(fā)生破裂。當(dāng)翻邊系數(shù)減小到小于其極限翻邊系數(shù)K時(shí)，則孔的邊緣將發(fā)生破裂。

第二節(jié)翻邊第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊20影響圓孔翻邊成形極限的因素有：（1）材料的力學(xué)性能

材料延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)n大，k小，成形極限大；（2）預(yù)制孔的狀態(tài)孔緣無(wú)毛刺和硬化時(shí)，k較小，成形極限較大，為了改善孔緣情況，可采用鉆孔方法或沖孔后進(jìn)行整修，有時(shí)還可在沖孔后退火，以消除孔緣表面的硬化。為了避免毛刺降低成形極限，翻邊時(shí)需將預(yù)制孔有毛刺的一側(cè)朝向凸模放置。（3）凸模的形狀

用球形，錐形和拋物形凸模翻邊時(shí)，孔緣會(huì)被圓滑地脹開(kāi)，變形條件比平底凸模優(yōu)越，故k較小，成形極限較大。（4）板料的相對(duì)厚度板料相對(duì)厚度越大，k越小，成形極限愈大第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊（２）翻邊的工藝計(jì)算1）平板坯料翻邊的工藝計(jì)算預(yù)沖孔直徑d豎邊高度H或極限高度第二節(jié)翻邊211．圓孔翻邊（續(xù)）第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊（續(xù)）（２）翻邊的工藝計(jì)算（續(xù)）2）先拉深后沖底孔再翻邊的工藝計(jì)算

先拉深后翻邊的高度h預(yù)制孔直徑或翻邊的極限高度拉深高度221．圓孔翻邊（續(xù)）第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊（續(xù)）（３）翻邊力的計(jì)算用圓柱形平底凸模翻邊時(shí)，可按下式計(jì)算：用錐形或球形凸模翻邊的力略小于上式計(jì)算值第二節(jié)翻邊231．圓孔翻邊（續(xù)）第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊（續(xù)）（４）翻邊模工作部分的設(shè)計(jì)翻邊凹模圓角半徑可取該值等于零件的圓角半徑；翻邊凸模圓角半徑應(yīng)盡量取大些，以便有利于翻邊變形。凸、凹模單邊間隙Ｚ/2＝（0.75～0.85）ｔ

圓孔翻邊凸模的形狀和主要尺寸第二節(jié)翻邊242．非圓孔翻邊第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、內(nèi)孔翻邊（續(xù)）變形區(qū)分類

非圓孔翻邊系數(shù)

非圓孔的極限翻邊系數(shù)，可根據(jù)各圓弧段的圓心角ａ大小，查表獲得。

（一般指小圓弧部分的翻邊系數(shù)）可小于圓孔翻邊系數(shù)Ｋ第二節(jié)翻邊25第二節(jié)翻邊伸長(zhǎng)類翻邊（內(nèi)曲翻邊、內(nèi)凹外緣翻邊）1.伸長(zhǎng)類翻邊第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、外緣翻邊變形程度其成形極限根據(jù)翻邊后豎邊的邊緣是否發(fā)生破裂來(lái)確定。

按變形的性質(zhì)分壓縮類翻邊（外曲翻邊、外凸外緣翻邊）ａ）伸長(zhǎng)類平面翻邊ｂ）伸長(zhǎng)類曲面翻邊

26第二節(jié)翻邊1.伸長(zhǎng)類翻邊第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、外緣翻邊（續(xù)）ａ）伸長(zhǎng)類平面翻邊ｂ）伸長(zhǎng)類曲面翻邊伸長(zhǎng)類翻邊也叫內(nèi)凹輪廓翻邊，與孔的翻邊相似。翻邊時(shí)，凸緣內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力而容易破裂。27第二節(jié)翻邊2.壓縮類翻邊第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、外緣翻邊（續(xù)）變形程度壓縮類翻邊也稱為外凸輪廓翻邊。其變形性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)類似于不用壓邊圈的淺拉深。翻邊時(shí)在翻邊的凸緣內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，容易起皺。ａ）壓縮類平面翻邊ｂ）壓縮類曲面翻邊28第二節(jié)翻邊

變薄翻邊對(duì)生產(chǎn)豎邊較高的零件，既可提高生產(chǎn)率,又能節(jié)約材料。

變薄系數(shù)第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、變薄翻邊豎邊的高度應(yīng)按體積不變定律進(jìn)行計(jì)算。

沖制Ｍ５以下的小螺孔29第二節(jié)翻邊內(nèi)孔翻邊模內(nèi)、外緣同時(shí)翻邊的模具第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)四、翻邊模結(jié)構(gòu)落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合模

30第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)31第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)脹形變形區(qū)32第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)起伏成形33第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)起伏成形前后材料的長(zhǎng)度34第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)

深度較大的局部脹形法ａ）預(yù)成形ｂ）最后成形35第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)用剛性凸模的脹形1－凹模2－分瓣凸模3－拉簧4－錐形芯塊

36第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)用軟凸模的脹形1－凸模2－分塊凹模3－橡膠4－側(cè)楔5－液體37第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)加軸向壓縮的液體脹形1－上模2－軸頭3－下模4－管坯38第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力與變形情況39第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)圓孔翻邊凸模的形狀和尺寸40第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)非圓孔翻孔41第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)類曲面翻邊凸模形狀的修正1－凹模2－頂料板3－凸模42第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)曲面翻邊時(shí)的沖壓方向43第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)壓縮類曲面翻邊凹模形狀的修正1－凹模2－壓料板3－凸模44第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)用階梯形凸模變薄翻邊ａ）零件ｂ）凸模45第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)內(nèi)孔翻邊模46第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)內(nèi)、外緣翻邊模47第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)落料、拉深、沖孔、翻孔復(fù)合模１、８－凸凹模２－沖孔凸模３－推件塊4－落料凹模５－頂件塊６－頂桿7－固定板９－卸料板10－墊片

4849第三節(jié)縮口與擴(kuò)口坯料變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用如圖所示，使口部產(chǎn)生壓縮變形，直徑減小、厚度和高度增加。因此，縮口在變形過(guò)程中的主要問(wèn)題是失穩(wěn)和起皺。不僅是變形區(qū)的材料在切向壓應(yīng)力的作用下易于失穩(wěn)和起皺，而且非變形區(qū)的筒壁也會(huì)因承受縮口壓力而易失穩(wěn)產(chǎn)生變形。所以縮口時(shí)的極限變形程度主要受失穩(wěn)條件的限制。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、變形特點(diǎn)及變形程度縮口的變形程度用縮口系數(shù)K表示縮口：將管坯或預(yù)先拉深好的圓筒形件通過(guò)縮口模將其口部直徑縮小的一種成形方法。50第三節(jié)縮口與擴(kuò)口1.縮口次數(shù)

若工件的縮口系數(shù)K小于允許的縮口系數(shù)時(shí)，則需進(jìn)行多次縮口，縮口次數(shù)ｎ按下式估算：

第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、縮口工藝計(jì)算

縮口系數(shù)的大小不但與材料種類、材料厚度及表面質(zhì)量有關(guān)還與縮口模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)材料厚度愈小，則縮口系數(shù)要相應(yīng)增大。表面質(zhì)量好的坯料，其縮口系數(shù)可適當(dāng)減小。512.頸口直徑

多次縮口時(shí)，最好每道縮口工序之后進(jìn)行中間退火各次縮口系數(shù)可參考下面公式確定：第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、縮口工藝計(jì)算首次縮口系數(shù)后各次縮口系數(shù)各次縮口后的頸口直徑則為：

52第三節(jié)縮口與擴(kuò)口3.坯料高度縮口前坯料高度Ｈ按下面公式計(jì)算：第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、縮口工藝計(jì)算圖5.4.2ａ所示工件：圖5.4.2b所示工件：圖5.4.2c所示工件：53第三節(jié)縮口與擴(kuò)口4.縮口力

將圖5.4.2ａ所示錐形縮口件，在圖5.4.3ａ所示無(wú)支承縮口模上進(jìn)行縮口時(shí)，其縮口力Ｆ可用下式計(jì)算：

第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、縮口工藝計(jì)算

――材料抗拉強(qiáng)度；Ｋ――速度系數(shù)，在曲軸壓力機(jī)上工作時(shí)Ｋ＝1.15。其余符號(hào)如圖5.4.2ａ所示。

式中

――沖件與凹模接觸面摩擦系數(shù)；54第三節(jié)縮口與擴(kuò)口不同支承方法的縮口模帶有夾緊裝置的縮口模第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、縮口模結(jié)構(gòu)縮口與擴(kuò)口復(fù)合模55第三節(jié)縮口與擴(kuò)口與縮口工藝相對(duì)應(yīng)的是擴(kuò)口工藝，它是指將空心件或管件的口部直徑擴(kuò)大的成形方法。擴(kuò)口的軸向與縮口類似受壓應(yīng)力作用，而切向類似脹形受拉應(yīng)力的作用。但是切向的拉應(yīng)力是主要的，因此擴(kuò)口實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于剛性凸模的脹形。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、擴(kuò)口56第三節(jié)縮口與擴(kuò)口第四節(jié)整形與壓印整形又叫校形，通常指平板工序件的校平和空間形狀工序件的整形。其大都用于沖裁、彎曲、拉深和成形工序后的修整，其目的是使沖壓件獲得高精度的平面度、圓角半徑和形狀尺寸。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)一、整形的特點(diǎn)及應(yīng)用整形工序的特點(diǎn)主要是：（1）只在工序件局部位置使其產(chǎn)生不大的塑性變形，屬于局部成形，變形量小；（2）整形工序大都是最后一道成形工序，模具的精度要求比較高；（3）為了將尺寸和形狀整形到位和控制回彈，所需的整形力往往較大，因此所用設(shè)備最好為精壓機(jī)；若用機(jī)械壓力機(jī)時(shí)，機(jī)床應(yīng)有較好的剛度，并需要裝有過(guò)載保護(hù)裝置。整形可分為：平板零件的校平和空間零件的整形。平板零件的校平，通常用來(lái)校正沖裁件的平面度；空間零件的整形主要用于減小彎曲、拉深或翻邊等工序的圓角半徑，使工件的形狀尺寸符合零件規(guī)定的要求。57第四節(jié)整形與壓印平板零件的校平方式有：模具校平、手工校平和在專門校平設(shè)備上校平。平板零件的校平模形式：光面校平模、齒形校平模。光面校平模其上下模面是平直光潔的，一般對(duì)于薄料和表面不允許有壓痕的板料，應(yīng)采用光面校平模。同時(shí)為了使校平不受壓力機(jī)滑塊導(dǎo)向誤差的景響，校平模應(yīng)做成浮動(dòng)式，上模或下模浮動(dòng)。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、平板零件的校平采用光平面校平模校正材料強(qiáng)度高、回彈較大的工件，因單位面積的校平力較小，塑性變形小，其校平效果不太理想。為了增強(qiáng)校平效果，而齒形校平模增大單位面積的校平力和塑性變形量，其校平效果明顯優(yōu)于光面校平模。齒形校平模可分為尖齒和平齒兩種。尖齒模用于表面允許留有齒痕的零件，平齒模則用于工件厚度較薄的鋁、青銅和黃銅等表面允許留有齒痕的零件。58第四節(jié)整形與壓印空間形狀零件的整形是指在彎曲、拉深或其它成形工序之后對(duì)工序件的整形。其目的是使工序件某些形狀和尺寸達(dá)到產(chǎn)品的要求，提高精度。整形模的特點(diǎn)：與前工序的成形模相似，但對(duì)模具工作部分的精度、粗糙度要求更高，圓角半徑和間隙較小。彎曲件的整形方法如圖所示，主要有壓校和鐓校兩種。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、空間形狀零件的整形59彎曲件的整形

ａ）壓校ｂ）、ｃ）鐓校第四節(jié)整形與壓印拉深件的整形。由于拉深件的形狀、尺寸精度等要求不同，所采用的校形方法也有所不同。拉深件的整形方法可分為無(wú)凸緣的拉深件整形和有凸緣的拉深件整形。對(duì)于無(wú)凸緣的拉深件的整形，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。使直壁產(chǎn)生一定程度的變薄，以達(dá)到校形的目的。帶凸緣拉深件的整形模如圖5-33所示，其整形的部位常常有：凸緣平面、側(cè)壁、底平面和凸模、凹模圓角半徑。

第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、空間形狀零件的整形60帶凸緣拉深件的整形

第五節(jié)其他成形工藝其他成形工藝主要指旋壓、爆炸成形、電磁成形、無(wú)模多點(diǎn)成形、板料數(shù)控漸進(jìn)成形、板料的液壓成形以及超塑性成形等。一、旋壓

旋壓是一種特殊的成形工藝，是將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)的模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形，最后獲得軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體零件，如圖所示。

旋壓可以完成類似拉深、翻邊、凸肚、縮口等工藝，而且不需要類似于拉深、脹形等復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)，適用性較強(qiáng)。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)61普通旋壓1－頂塊2－趕棒3－模具4－卡盤1’~9’（系坯料的連續(xù)位置）一、旋壓旋壓變形特點(diǎn)：設(shè)備和模具都較簡(jiǎn)單，除可成形各種曲線構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)體外，還可加工相當(dāng)復(fù)雜形狀的旋轉(zhuǎn)體零件。但生產(chǎn)率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，比較適用于試制和小批量生產(chǎn)。

在旋壓過(guò)程中，根據(jù)旋壓前后厚度變化情況可分為不變薄旋壓（普通旋壓）和變薄旋壓（強(qiáng)力旋壓）兩種。不變薄旋壓是指旋壓前后壁厚不變或有少許變化的旋壓；變薄旋壓是指在旋壓過(guò)程中壁厚有明顯變薄現(xiàn)象的旋壓不變薄旋壓工藝

不變薄旋壓的基本方式主要有：拉深旋壓（拉旋）、縮徑旋壓（縮旋）和擴(kuò)徑旋壓（擴(kuò)旋）等三種。拉深旋壓是指用旋壓方法生產(chǎn)拉深件，是不變薄旋壓中最主要和應(yīng)用最廣泛的旋壓方法。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)62第五節(jié)其他成形工藝1.不變薄旋壓變形特點(diǎn)在旋壓過(guò)程中，趕棒與毛坯基本上為點(diǎn)接觸，毛坯在趕棒的作用下發(fā)生兩種變形：①趕棒直接接觸的材料產(chǎn)生局部凹陷的塑性變形；②坯料沿著趕棒加壓的方向大片倒伏。不變薄旋壓工藝的基本要點(diǎn)：（1）合理的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)低，坯料邊緣易起皺，增加成形阻力，甚至導(dǎo)致工件的破裂；轉(zhuǎn)速過(guò)高，材料變薄嚴(yán)重。主軸轉(zhuǎn)速與零件尺寸、材料力學(xué)性能性質(zhì)幾厚度有關(guān)，對(duì)于軟鋼可取400～600r/min；銅600～800r/min；黃銅800～1100r/min。表5-13所列為鋁合金旋壓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速。（2）合理的過(guò)渡形狀。過(guò)度形狀合理則有利于旋壓成形，提高成形質(zhì)量，減少旋壓力。（3）合理加力。加力的大小主要影響成形速度。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)63第五節(jié)其他成形工藝2.旋壓成形極限變形程度以旋壓系數(shù)ｍ表示：第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)不變薄旋壓

坯料直徑Ｄ可按等面積法求出，但旋壓時(shí)材料的變薄較大些，因此應(yīng)將理論計(jì)算值減小5％～7％。

圓筒形件的極限旋壓系數(shù)可取為：圓錐形件的極限旋壓系數(shù)可取為：

當(dāng)工件需要的變形程度較大（即ｍ較小）時(shí)，便需多次旋壓。多次旋壓時(shí)必須進(jìn)行中間退火。

64第五節(jié)其他成形工藝1.變薄旋壓變形特點(diǎn)（1）無(wú)凸緣起皺，也不受坯料相對(duì)厚度的限制，可一次旋壓出相對(duì)深度較大的零件。一般要求使用功率大、剛度大并有精確靠模機(jī)構(gòu)的專用強(qiáng)力旋壓機(jī)。（2）局部變形，因此變形力比冷擠壓小得多。（3）經(jīng)強(qiáng)力旋壓后，材料晶粒緊密細(xì)化，提高了強(qiáng)度，表面質(zhì)量也比較好，表面粗糙度Ra可達(dá)0.4μｍ。

第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)變薄旋壓工藝65第五節(jié)其他成形工藝2.變薄旋壓成形極限變形程度第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)變薄旋壓工藝用模具的半錐角當(dāng)時(shí)，所以極限變薄率和極限半錐角的關(guān)系為：也可以表示變薄旋壓的變形程度。66第五節(jié)其他成形工藝爆炸成形與電水成形、電磁成形等均屬高能高速成形方法。爆炸成形以炸藥（或火藥和可燃?xì)怏w）為能源把金屬毛坯加工成型一種加工工藝。爆炸加工過(guò)程是炸藥化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程。常用的炸藥為TNT、硝銨炸藥、導(dǎo)爆索和塑料（或橡膠）炸藥等。由于炸藥爆炸是快速過(guò)程，所以與常規(guī)加工方法(例如液壓、沖壓)相比,爆炸加工具有壓力大、變形速度大、加工時(shí)間短,因而功率亦大等特點(diǎn)，所以是一種高能率加工方法。鈑金零件的拉深、彎曲、擴(kuò)口、脹形、卷邊、翻口、沖孔、壓梗、彎曲和校形等，都可用爆炸成型來(lái)完成。爆炸成型也可用于爆炸焊接、表面強(qiáng)化、構(gòu)件裝配及粉末壓制等。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、爆炸成形67第五節(jié)其他成形工藝高能高速成形特點(diǎn)：（1）高能高速成形幾乎不需模具和工裝以及沖壓設(shè)備，僅用凹模就可以實(shí)現(xiàn)成形。（2）高能高速成形是特殊的成形工藝，成本高、專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)是這種工藝的不足之處。（3）因?yàn)槭窃谒查g成形，所以材料的塑性變形能力提高，對(duì)于塑性差的用普通方法難以成形的材料，采用高能高速成形仍可得到理想的成形產(chǎn)品。（4）高能高速成形方法對(duì)制造復(fù)合材料具有獨(dú)特的優(yōu)越性。（5）高能高速成形時(shí)，零件以極高的速度貼模，這不僅有利于提高零件的貼模性，而且可以有效地減小零件彈復(fù)現(xiàn)象。所以得到的零件精度高，表面質(zhì)量好。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)二、爆炸成形68第五節(jié)其他成形工藝電磁成形技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代的美國(guó)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和制造業(yè)發(fā)展的要求，電磁成形技術(shù)逐漸發(fā)展成為制造業(yè)中的一種新型的金屬塑性加工方法。它利用瞬間的高壓脈沖磁場(chǎng)迫使金屬產(chǎn)生塑性變形達(dá)到成形金屬零件的目的。從加工方法上分析，電磁成形加工屬于高能率加工的范疇。該加工方法可應(yīng)用于金屬板材的沖孔、壓印或壓花以及管材的脹形、縮頸、沖孔、翻邊等。目前，電磁成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、汽車、儀器儀表、電子以及玩具等領(lǐng)域。電磁成形技術(shù)研究?jī)?nèi)容主要集中以下幾個(gè)方面:材料的高速成形性能、電磁成形設(shè)備、不同材料成形性能的提高及提高程度、電磁成形下成形工件的機(jī)械性能、各種潛在的不同電磁成形策略的可行性研究、適用于電磁成形用的工具研究、電磁成形的過(guò)程數(shù)字模擬、安全生產(chǎn)等。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、電磁成形69第五節(jié)其他成形工藝電磁成形的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）易于實(shí)現(xiàn)高速成形，生產(chǎn)效率高；加工精度高，電磁力的控制精確，誤差可在0.5%以內(nèi)。（2）便于實(shí)現(xiàn)各種工藝參數(shù)和成形過(guò)程的控制，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。（3）非機(jī)械接觸性加工。電磁力是工件變形的動(dòng)力，它不同于一般的機(jī)械力，工件變形時(shí)施力設(shè)備無(wú)需與工件進(jìn)行直接接觸，因此工件表面無(wú)機(jī)械擦痕，也無(wú)需添加潤(rùn)滑劑，從而省去了后續(xù)的清理工序，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境沒(méi)有特殊要求，不會(huì)造成環(huán)境的污染和危害，工件表面質(zhì)量較好。（4））電磁成形設(shè)備可實(shí)現(xiàn)工件的多步、多點(diǎn)、多工位成形，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化。（5）電磁成形工藝裝備及模具十分簡(jiǎn)單，只需一個(gè)凸模或凹模即可實(shí)現(xiàn)加工，所以模具及工裝的費(fèi)用較低。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、電磁成形70第五節(jié)其他成形工藝（6）電磁成形可以實(shí)現(xiàn)金屬和非金屬的連接和裝配，對(duì)裝配前的零件加工精度無(wú)特殊要求，并且不必?fù)?dān)心非金屬裝配零件的損壞。（7）電磁成形時(shí)，毛坯的變形不是由剛體模具的外力，而是由電磁力(體積力)引起的，因此，毛坯的表面不受損傷，可以將表面拋光工序等安排在成型加工和裝配之前，而且可以減輕因剛體模具引起的局部過(guò)度變簿，另外，磁場(chǎng)可以穿透非金屬材料，所以可以對(duì)有非金屬涂層或放在容器內(nèi)的工件進(jìn)行加工。（8）電磁成形工藝適于加工銅、鋁和低碳鋼等良導(dǎo)體材料，對(duì)導(dǎo)電性能差的材料，加工效率低，但可以利用良導(dǎo)體做驅(qū)動(dòng)片進(jìn)行間接加工，或采用特制的高頻率機(jī)器。（9）工件變形源于工件內(nèi)部帶電粒子受磁場(chǎng)力作用。因此，工件變形受力均勻，殘余應(yīng)力小，疲勞強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，加工后不影響零件的機(jī)械、物理、化學(xué)性能，也不需要熱處理。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)三、電磁成形71第五節(jié)其他成形工藝無(wú)模多點(diǎn)成形就是將多點(diǎn)成形技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)制造技術(shù)。板材無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造技術(shù)為主要手段的柔性成形設(shè)備，其工作原理如圖所示，是把傳統(tǒng)的沖壓實(shí)體模具分解為很多離散的小模具單元（亦稱基本體），利用一系列規(guī)則排列的高度可調(diào)的基本體，通過(guò)對(duì)各個(gè)基本體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制，自由地構(gòu)造出成形曲面，代替模具實(shí)現(xiàn)板材三維曲面的快速無(wú)模成形。這種成形方式是對(duì)三維曲面板類件傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的重大創(chuàng)新。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)四、無(wú)模多點(diǎn)成形72第五節(jié)其他成形工藝無(wú)模多點(diǎn)成形的技術(shù)特點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)無(wú)模成形。取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試和保存所需人力、物力和財(cái)力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費(fèi)用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時(shí)間：與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好，并且顯著提高生產(chǎn)效率。（2）優(yōu)化變形路徑。通過(guò)基本體調(diào)整，實(shí)時(shí)控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實(shí)現(xiàn)難加工材料的塑性變形，擴(kuò)大加工范圍。（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。可采用反復(fù)成形新技術(shù)，消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并實(shí)現(xiàn)少無(wú)回彈成形，保證工件的成形精度。（4）小設(shè)備成形大型件：采用分段成形新技術(shù)，連續(xù)逐次成形超過(guò)設(shè)備工作臺(tái)尺寸數(shù)倍的大型工件。（5）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：曲面造型、工藝計(jì)算。壓力機(jī)控制、工件測(cè)試等整個(gè)過(guò)程全部采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)CAD／CAM／CAT一體化生產(chǎn)，工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，極大地改善勞動(dòng)者作業(yè)環(huán)境。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)四、無(wú)模多點(diǎn)成形73第五節(jié)其他成形工藝無(wú)模多點(diǎn)成形的發(fā)展主要集中在以下三個(gè)方面:(1)無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備方面。集CAD／CAE／CAM/CAT于一體的板材無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備。(2)多點(diǎn)成形理論方面。在多點(diǎn)成形理論研究方面取得了一系列新進(jìn)展，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：a．多點(diǎn)成形基本理論，提出了四種成形原理不同的、具有代表性的多點(diǎn)成形基本方式，即多點(diǎn)模具成形、多點(diǎn)壓機(jī)成形、半多點(diǎn)模具成形及半多點(diǎn)壓機(jī)成形。b．缺陷產(chǎn)生機(jī)理：研究了多點(diǎn)成形中典型不良現(xiàn)象（壓痕、皺紋、回彈、直邊效應(yīng)）的產(chǎn)生機(jī)理，并研制出這些缺陷的抑制方法。c．工藝設(shè)計(jì)理論：提出了抑制壓痕的工藝方法、消除直邊效應(yīng)的分段成形工藝方法、改變變形路徑的工藝方法和無(wú)回彈的反復(fù)成形工藝方法。d．設(shè)備設(shè)計(jì)理論：提出了基本體與基本體群設(shè)計(jì)方法。多點(diǎn)成形設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)四、無(wú)模多點(diǎn)成形74第五節(jié)其他成形工藝(3)在實(shí)用技術(shù)開(kāi)發(fā)方面。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，解決了一系列實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)，主要有：a.無(wú)缺陷彈性墊技術(shù)：可以有效地抑制壓痕，起皺等成形缺陷，使成形件的表面質(zhì)量大大提高；b.無(wú)回彈反復(fù)成形技術(shù)：即利用多點(diǎn)成形柔性化的特點(diǎn)，采用反復(fù)成形工藝方法，減小工件的回彈及材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)板材小回彈或無(wú)回彈成形。c．分段成形技術(shù)：即優(yōu)化過(guò)渡區(qū)成形模型，進(jìn)行大變形量、大尺寸零件的成形，實(shí)現(xiàn)小設(shè)備成形大工件，并使無(wú)模成形設(shè)備小型化。應(yīng)用該技術(shù)已成形出超過(guò)設(shè)備工作臺(tái)面積七倍的樣件，扭曲面總扭曲角超過(guò)40°。d．多道成形技術(shù)：對(duì)于變形量很大的制品，選取最佳路徑多道成形，使成形過(guò)程中板材各部分變形盡量均勻，以消除起皺等成形缺陷，提高板材的成形能力。e．閉環(huán)成形技術(shù)：即將自動(dòng)控制技術(shù)與CAD、CAT結(jié)合起來(lái)，對(duì)成形后的工件進(jìn)行三維測(cè)量，將測(cè)量的數(shù)據(jù)反饋到cad系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)控制算法運(yùn)算后，計(jì)算出基本體群形狀的修正量，傳遞給控制系統(tǒng)再次成形，這樣反復(fù)幾次，可以達(dá)到精確的目標(biāo)形狀。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)75第五節(jié)其他成形工藝無(wú)模多點(diǎn)成形的應(yīng)用前景:不同形狀、不同尺寸的大型三維曲面板制品在輪船、艦艇、飛機(jī)、航天器、陸地車輛、大型容器以及不銹鋼雕塑等軍工和民品上比比皆是。近年來(lái)，隨著航空、航天、海運(yùn)、高速鐵路、化工以及城市建筑等行業(yè)的發(fā)展，對(duì)其需求也在不斷地增加，但落后的扳金彎形方法已不能適應(yīng)這種發(fā)展要求，三維曲面板制品生產(chǎn)迫切地需要先進(jìn)的制造技術(shù)。無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)已經(jīng)成熟，可以直接用于實(shí)際生產(chǎn)。它特別適合于曲面板制品的多品種小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品的試制，所加工的零件尺寸越大、其優(yōu)越性越突出。無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)將在輪船和艦艇的外扳、飛機(jī)和航天器的蒙皮、車輛、大型容器和城市雕塑的覆蓋件等三維曲面板制品加工中有著廣闊應(yīng)用前景，并將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)76第五節(jié)其他成形工藝四、無(wú)模多點(diǎn)成形金屬板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)直接驅(qū)動(dòng)CAD模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造一體化的柔性快速制造方法。是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和塑性成形技術(shù)基礎(chǔ)之上的先進(jìn)制造技術(shù)，它采用快速原型制造技術(shù)“分層制造”的思想，將復(fù)雜的三維形狀沿z軸方向離散化，即分解成一系列二維層，在這些二維層上進(jìn)行局部的加工，著重強(qiáng)調(diào)層作為加工單元。采用專門研制的三軸數(shù)控成形設(shè)備，控制成形工具作相對(duì)三維曲線運(yùn)動(dòng)，沿其運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)板料進(jìn)行局部的塑性加工，使板料逐步成形為所需的工件。這種對(duì)板料進(jìn)行分層漸進(jìn)成形的方法，無(wú)需一一對(duì)應(yīng)的模具，零件的形狀和結(jié)構(gòu)也相應(yīng)不受約束。其工藝是用逐層塑性加工來(lái)制造三維形體，用CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造一體化的柔性快速制造方法，也是一種無(wú)模具成形。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)77第五節(jié)其他成形工藝五、板料數(shù)控漸進(jìn)成形板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)柔性成形無(wú)需專用模具，對(duì)于復(fù)雜零件僅僅需要作一個(gè)簡(jiǎn)單的芯模，與傳統(tǒng)的整體模具成形相比，節(jié)省巨額加工、制造模具的費(fèi)用，對(duì)于飛機(jī)、衛(wèi)星等多品種、小批量的產(chǎn)品以及用于其它薄殼類新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，都具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（2）將快速原型制造技術(shù)與塑性成形技術(shù)有機(jī)結(jié)合。目前已有的快速原型制造方法很難直接制造出作為零件使用的薄殼類工件，該技術(shù)能夠填補(bǔ)傳統(tǒng)快速原型制造方法的空白，既是快速成形技術(shù)的延伸，也是一種全新的塑性成形技術(shù)。可能對(duì)板料成形工藝產(chǎn)生革命性的影響，也將引起板殼類零件設(shè)計(jì)概念的創(chuàng)新。（3）將板料局部加壓變形，最終累積成形為三維殼體工件，其成形力小、設(shè)備小、投資少；近似于靜壓力，震動(dòng)小、噪音低；可以成形其它技術(shù)無(wú)法成形的零件。（4）實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造。三維造型，工藝規(guī)劃，成形過(guò)程模擬，成形過(guò)程控制等過(guò)程全部采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)CAD／CAM／CAE一體化生產(chǎn)，是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的先進(jìn)制造技術(shù)。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)78第五節(jié)其他成形工藝

板料液壓成形是一種先進(jìn)的金屬成形加工工藝，這種工藝具有模具成本低、模具制造周期短、成形極限高、成形質(zhì)量高等特點(diǎn),是板料柔性成形的主要工藝技術(shù)之一。適用于航空航天領(lǐng)域的變形程度高、需要多道次拉深才能完成的零件，比如整流罩等帶有復(fù)雜型面的筒形件、錐形件等；適用于汽車領(lǐng)域帶有復(fù)雜型面、局部需要凹模與凸模壓靠才能成形的零件，象汽車燈反光罩等；常規(guī)成形不容易調(diào)試模具以及以產(chǎn)生起皺、破裂缺陷的零件，象翼子板等。該工藝技術(shù)主要采用信息技術(shù)支持的工具,用柔性模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性凸模或凹模。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)79第五節(jié)其他成形工藝六、板料的液壓成形板料液壓成形優(yōu)點(diǎn)是：（1）摩擦保持效果壓力作用下板料與凸模之間形成摩擦保持效果，增強(qiáng)凸模圓角區(qū)板料的承載能力，提高成形極限，減少成形道次；（2）流體潤(rùn)滑效果液室中液體壓力作用使得板料緊緊貼在凸模上，液體在凹模上表面和板料下表面之間形成流體潤(rùn)滑，減少零件表面劃傷，零件質(zhì)量好，尺寸精度高，壁厚分布均勻；（3）抑制曲面零件起皺，由于成形板料下面的反向液壓作用消除了曲面零件等在凹模孔內(nèi)的懸空區(qū)，使坯料緊貼在凸模，并形成“凸梗”，減小了半球、錐形等復(fù)雜件拉深時(shí)的“懸空段”，有效控制了材料內(nèi)皺等缺陷的發(fā)生；（4）可以在減少模具和無(wú)模具的情況下，加工出復(fù)雜曲面的汽車板料成形工件，把傳統(tǒng)剛性成形工藝的多次拉伸成形工藝改變成為一次性的柔性成形，提高成形件的表面精度和內(nèi)在強(qiáng)度，能夠節(jié)約大量的模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試的人力、物力和時(shí)間，尤其在多品種小批量的大型板材成形生產(chǎn)中,能克服費(fèi)用和時(shí)間的限制，使產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)80第五節(jié)其他成形工藝六、板料的液壓成形金屬的超塑性，是指金屬材料在特定的條件下，即在低的應(yīng)變速率(ε=10-2～10-4s-1)，一定的變形溫度(約為熱力學(xué)熔化溫度的一半)和穩(wěn)定而細(xì)小的晶粒度(0.5～5μm)的條件下，某些金屬或合金呈現(xiàn)低強(qiáng)度和大伸長(zhǎng)率的一種特性。超塑性通常可以用伸長(zhǎng)率來(lái)表示。如伸長(zhǎng)率超過(guò)

（也有人認(rèn)為超過(guò)300%）不產(chǎn)生縮頸和斷裂即稱該金屬呈現(xiàn)超塑性。一般黑色金屬室溫下的伸長(zhǎng)率為30%~40%，鋁、銅及其合金為50%~60%以下，即使在高溫下，這些材料的伸長(zhǎng)率也難超過(guò)100%。超塑性成形，就是利用金屬的超塑性，對(duì)板材加工出各種零部件的成形方法。第五章其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)81第五節(jié)其他成形工藝七、超塑性成形超塑性成形的宏觀特征是大變形、無(wú)縮頸、小應(yīng)力。因此超塑性成形具有以下特點(diǎn)：(1)金屬塑性大為提高。比如過(guò)去認(rèn)為只能采用鑄造成形而不能鍛造成形的鎳基合金，也可進(jìn)行超塑性模鍛成形，因而擴(kuò)大