成形工艺与成形模

模块五成形工艺与成形模在冲压生产中，除冲裁、弯曲、拉深等工序外，还有一些工序，包括胀 形、翻边、 缩口、矫形、旋压等，通常称为成形工序。成形工序是指用各种局 部变形的方法来改变 坯料或工序件形状的加工方法，他们常和其他冲压工序组合在一起，加工某些复杂形状 的零件。如图1所示的自行车中接头，其主要加工工序有切管、胀形、制孔、圆孔翻边 等，而胀形和圆孔翻边是成形该零件的关键工序。本章主要介绍几种典型成形工序的特 点、应用、工艺计算及模具结构。学习项目一胀形冲压生产中，一般将空心件或管状件沿径向向外扩张的成形工序称为胀 形，这种成 形工序和平板坯料的局部凸起变形，在变形性质上基本相同，因此，可以把在坯料的平 面或曲面上使之凸起或凹进的成形统称为胀形，如图2所示为各种胀形件。图1自行车接头一、变形特点用图3所示的球形凸模对平板坯料进行胀形可说明胀形的基本特点。由于 坯料被有 压料筋的压边圈压住，变形区限制在凹模口以内。在凸模的作用下，变形区大部分材料 受双向拉应力作用而变形，其厚度变薄、表面积增大，形成一个凸起。在一般情况下， 胀形变形区内金属不会产生失稳起皱，表面光滑、质量好。由于坯料的厚度相对于坯料 的外形尺寸极小，胀形时双向拉应 力在板厚方向上的变化很小，从坯料的内表面到外表 面分布较均匀，因此当胀形力去除后，零件内、外回弹方向一致，这样回弹就小， 零件形状容易保持，精度也容易保证。由于胀形属于伸长类变形，其成形极限受到拉 裂的限 制。材料的塑性越好，硬化指数n值越大，可 能达到的极限 变形程度越大。此外，模具结构、零件形状、润滑条件及材 料厚度等均影响胀形区金属的变形。因此凡是能使变形均 匀、降低危险部位拉应变值的各种因素，均有利于提高极限 变形程度。二、起伏成形 平板坯料在模具的作用下，产生局部凸起 的图3胀形变形特点1 凸模2-压料筋3压边圈4坯料5-凹模b)冲压方法称为起伏成形。起伏成形主要用于增加 零件的刚度 和强度，如压加强筋、压加强窝，也 可按零件要求压凸包、 压字、压花纹等。图4所示 是起伏成形的一些例子，起伏成 形常采用金属冲模C-C1 nhooiw j图4起伏成形举例1 .压加强筋由于压筋后零件惯性矩的改变和材料加工后的硬化，能够有效地提高零件的刚度和 强度，压加强筋的工艺在生产中应用广泛。在平板坯料上压加强筋，变形区材料主要承受拉应力，对塑性差的材料或变形过大时，则可能产生裂纹。对于形状较复杂的加强筋，成形时的应力应变情况比较复杂，其危险部位和极限变形程度，一般可通过试验的 方 法确定。4放大(0.7 0.75)1o图5起伏成形前后材料的长度对于一般的压有形状比较简单的加强 筋的零件（如图5所示），按下式近似 地 确定其极限变形程度式中 I。、I一分别为起伏成形前后的材料长度。口一材料的伸长率。系数07075视筋的形状而定，弧形筋取大值，梯形筋取小值。如果计算结果符合上述条件，则可一次成形。否则，应先压制弧形过渡形状，然后 再压出零件所需形状。当加强筋与边缘距离小于（33.5）时，由于在成形过程中，边缘材料要向内收 缩，成形后需增加切边工序，因此预先应留切边余量。冲压加强筋的变形力按下式计算FKLb式中F一变形力（N）；K一系数，K=0.71 （加强筋形状窄而深时取大值，宽而浅时取小值）；L加强筋的周长（mm）;一材料厚度（mm）；b材料的抗拉强度（MPa）。2 .压凸包压凸包时，有效坯料直径与凸模直径的比值D/dp应大于4。此时坯料外区是相对的强区，不会向里收缩。变形也属于局部胀形，否则便成为拉深。冲压凸包的高度因受材料塑性的限制不能太大，平板坯料压凸包时的许用 成形高度 可由书中表查得。凸包成形高度还与凸模形状与润滑有关，球形凸模 较平底凸模成形高 度大，润滑条件挤好时成形高度较大，如果零件凸包高度超出表所列极限值，则可采用图6所示的方法，第一道工 序用 大直径的球形凸模胀形，达到在较大范围内聚料和均匀变形的目的，用第 二道工序最后 成形得到所要求的尺寸。三、空心坯料的胀形空心坯料胀形是迫使材料沿径向伸展，胀出所需的凸起曲面，可用于制造7是自行车许多形状较为复杂的零件，如壶嘴、带轮、波纹管、各种接头等。图 中接头胀形的示意图。图6深度较大的局部胀形法图7自行车中接头的胀形a）预成型 b）最后成形1 .胀形方法空心坯料胀形根据模具的不同分成两类：一类是刚性凸模胀形，如图 8所 示，利用锥形芯块将分块凸模向四周顶开，使坯料形成所需的形状，分块凸模数多有助 于提高零件精度。但模具结构复杂，成本较高，且难以得到精度较高的旋转体零件；另 一类是软模胀形，其原理是利用橡胶、液体、气体或钢丸等代替刚性凸模。橡胶胀形如 图9所示，以橡胶作为凸模，在压力作用下使橡胶变形，把坯料沿凹模内壁胀开成所需 的形状。橡胶胀形的模具结构简单，坯料变形均匀，能成形复杂形状的零件。近年来广 泛采用聚氨脂橡胶胀形，它与一般橡胶相比具有强度高、弹性好、耐油性好和使用寿命 长的优点。图9软模胀形图8用刚性凸模的胀形1-凹模2分瓣凸模3拉簧4 锥形芯块 5-零件1 凹模2-零件3橡胶凸模4-下凹模 5 软垫块图10所示为液压胀形。液压胀形时，凹模内的坯料在高压液体作用下直径 胀大, 最终贴靠凹模内壁成形。液体胀形可加工大型零件，且液体的传力均匀，零件表面质量 好。图11是采用轴向压缩和高压液体联合作用的胀形方法。首先将管坯置于下 模，然后将上模压下，再使两端的轴头压紧管坯端部，继而从两轴头孔内通人 高 压液体，在高压液体和轴向压缩力的共同作用下胀形而获得所需零件，用这种方 法可加工高精度零件。图10液体胀形图11加轴向压缩的液体胀形1 上模2轴头3-下模4-管坯5零件2 .胀形的变形程度图12空心坏料胀形尺寸胀形时，材料切向受拉神，其极限变形程度受最大变形处材料许用伸长率的的限制，生产中常用胀形系数K表示空心坯料变形程度，胀形系数的表达式为maxD式中dmax一胀形处最大直径；D一空心坯料原来的直径。胀形系数K和材料伸长率的关系为d max D由于坯料的变形程度受到材料伸长率的限制，所以只要知道材料的伸长率便可按 上式求出相应的极限胀形系数。如果在对坯料径向加压的同时，也在轴向加压的话，胀 形的变形程度可以增大。若对变形部分局部加热，则能显著增大胀形系数，其具体数值 详见书中表。3 ,胀形的坯料计算为便于材料的流动，减少变形区材料的变薄率，在胀形时坯料端头一般不予固定，使其能自由收缩，因此坯料高度要考虑增加一个必缩量并留有切边余量由图12可知，坯料的直径为maxK坯料长度为Ll1 （0.3- 0.4） b式中I 一变形区母线长度（mm）;一坯料切向拉伸的切向伸长率（）；b一切边余量，一般取515mm;0. 30.4为切向伸长伸长而引起的高度减小所需的系数4 .胀形力胀形力的大小与胀形方法、零件的复杂程度等因素有关。在生产中，胀形压力的大 小往往通过试压才能准确确定，胀形力的估算可参考有关资料。5 .胀形模的结构胀形模的凹模一般采用钢、铸铁、锌基合金、环氧树脂等材料制造，其结构可分 为整体式和分块式两大类。整体式凹模必须有足够的强度，因为工作压力图13橡胶胀形模1 橡胶凸模2组合凹模 3推板4-定位销都由它承受。受力较大的胀形凹模，可带有铸 造加 强筋；也可以在凹模外面套上一个或几个加强环 箍，凹模和环箍间采用过盈配合，组成预应力组合 凹模，这比单纯增加凹模壁厚更有 效。分块式胀形凹模必须根据零件合理选择分模 面，分块数应尽量减少。在闭合状态下，分 模面应 紧密贴合，形成完整的凹模型腔，在对缝处不应有 间隙和不平。分模块用整体模套固紧一般取10 15为宜，太大不易自锁，太小不便于使用。为了防止模块错位，模块之间应有定位销连接, 如图13所示。橡胶胀形凸模的结构尺寸需设计合理。由于橡胶凸模是主要的承力和传力件，所以 必须采用具有一定强度、硬度和弹性的橡胶。橡胶凸模一般在封闭状态 下工作，其形状 和尺寸应根据零件而定，不仅要保证能顺利进人空心坯料，还要有利于压力的合理分 布，使零件的各部位都能很好地紧靠凹模腔。为了制作方便，橡胶凸模最好简化成柱 形、锥形和环形等简单的几何形状，橡胶凸模的直径应略小于坯料的内径如图14所示。橡胶凸模的直径和高度按下式计算d 0.895DLD2 h式中d一橡胶凸模直径；D一空心坯料内径；hi一橡胶凸模高度；L 一空心坯料长度。考虑橡胶棒受压体积缩小及两端承力面上因摩擦作用，影响局部变形力的发挥，橡 胶凸模还应适当增加高度，其总的高度应为H hi h2 hs式中hi橡胶凸模的高度；h2一压缩后体积减小的高度；h3一为提高零件两端变形力而增加的高度。通常 h2h3 (0.1-0.2)hio图15所示为罩盖胀形模。该模具采用聚氨脂橡胶进行软模胀形，为使零件胀形后 便于取出，将凹模分上下两个部分，胀形上、下模间以止口定位，单边间隙为0.05m mo零件侧壁靠橡胶的胀开成形，底部靠压包凸、凹模成形。当模具闭合时，先由弹簧压紧上、下凹模，然后胀形。4Mo图15罩盖胀形模1 下模板2-螺栓3-压包凸模4压包凹模5胀形下模6-胀形上模7橡胶8.拉杆9-上固定板10-上模板11 .螺钉12.模柄13 弹簧14 螺母15 拉杆螺钉16 导柱17-导套学习项目二翻边翻边是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘翻成竖立直边的成形方 法，图 16所示均为翻边后的零件。利用翻边可以加工各种具有特殊空间形状和良好刚度的立体零件(如汽车门外板、 自行车中接头等)，还能在冲件上制取与其他零件装配的部位(如钾钉孔、螺纹底孔和轴 承座等)。成形大型冲压件时，还可以利用翻边形成强区以免 发生破裂或起皱。翻边是冲压生产中的常用工序之一。根据冲件边缘的形状和应力、应变状 态的不 同，翻边可以分为内孔翻边和外缘翻边，也可分为伸长类翻边和压缩类翻 边等。C)图16翻边后的零件图16圆孔翻边变形区的应力与应变a) b) c)d) 内孔翻边e) f) 外缘翻边、圆孔翻边1 .圆孔翻边的变形特点与翻边系数如图17所示，翻边前坯料孔径为d,翻边变形区是内径为d、外径为D的环 形部 分。当凸模下行时，d不断扩大，凸模下面的材料向侧面转移，最后使平面环形变成竖 边。圆孔翻边时的变形情况同样可以通过观察变形前后网格的变化来进行分 析，如图 17所示。由图中可见，变形区坐标网格由扇形变成矩形，说明变形区材料沿切向伸长， 越靠近孔口伸长越大，接近于线拉伸状态，是三向主应变中最大的主应变。同心圆之间 的距离变化不明显，即其径向变形很小，径向尺寸略有减小。竖边的壁厚有所减薄，尤 其在孔口处，减薄较为严重。图中所示的应力、应变状态反映了上述分析的这些变形特 点。圆孔翻边的主要危险在于孔口边缘被拉裂，破裂的条件取决于变形程度的大小。圆孔翻边的变形程度以翻边前孔径d与翻边后孔径D的比值K来表示。即K称为翻边系数。K值越小，则变形程度越大。翻边时孔边不破裂所能达 到的最小 K值，称为极限翻边系数，以（K）或Kmm表示，有时简写为K。极限翻边系数与许多因 素有关，主要有：（1）材料的力学性能：塑性好的零件，极限翻边一系数可以小些。（2）孔的边缘状况：翻边前孔边表面质量高（无撕裂，无毛刺）时就有利 于翻 边成形，极限翻边系数可小些。因此，为了提高变形程度，有时采用先钻子再翻边或整 修冲孔边缘后再翻边的工艺。（3）翻边的孔径d和材料厚度的比值d /越小， 匚二 匚口 J 一些。因此，较厚材料的极限翻边系数可以小些。I I（4）凸模的形状：球形（抛物线或锥形）凸模I J /（见图18）较平底凸模对翻边有利，因为前者在翻边时，孔边圆滑地逐渐张开，所以极限翻边系数可以小些。图18翻边凸模的头部形状不同材料的极限翻边系数可由书中表查得。2 .圆孔翻边的工艺计算进行翻边工艺计算时，需要根据零件的尺寸D计算出预冲孔直径d,并核算其翻边 高度H,如图19所示。当采用平板坯料不能直接翻出所要求的高度H时、则应预先拉 深，然后在此拉深件的底部冲孔再进行翻边，如图20所示。有时也可以进行多次翻 边。由于翻边时材料主要是切向拉伸，厚度变薄，而径向变形不大，因此，在进行工艺 计算时可以根据弯曲件中性层长度不变的原则近似地进行预冲孔径大小的计算，现分别 讨论如下。图19平板坯料翻边尺寸计算图20预先拉深的翻边（1）平板坯料翻边的工艺计算当在平板坯料上翻边时，其预冲孔的直径d按弯曲展开的原则求出d Di 2(r -) h2 2因为 Di D 2 2r, h H r因此代入上式得d D2(H0.43r0.72 )由上式可得到翻边图度H的表达式072H 专 043r72726o产ad OD 4oK)D 2 1d(2若将Kmin代入上式，则可得到一次翻边可达到的极限高度为Hmaxy(l Kmin)043r 0. 72当零件要求高度HHmax时丁就不能直接由平板坯料翻边成形，这时可以采用加热翻边，多次翻边或先拉深后冲底孔再翻边的方法。采用多次翻边时，应在每两 次工序间进行退火。第一次翻边以后的极限翻边系数K可取为K1(1.15- 1.20)K多次翻边所得冲件竖边壁部有较严重的变薄，若对竖边壁部厚度有要求时，则可采 用拉深后再冲孔翻边的方法，如图20所示。(2)先拉深后冲孔在翻边的工艺计算在拉深件底部冲孔翻边时，应先决定翻边所能达到的最大高度h,然后根据翻边高 度h及工件高度H来确定拉深高度h。由图20可知，翻边高度h可按板厚中线尺寸计算 如下h，卫(r ) (r )D(1 ) 0. 75r22222 D若以Kmin代入上式中的K d/D,即可求得极限翻边高度hmax为h D (1 K、 由maxmin/o 572其预冲孔直径d应为d D 2h 1.14ro其拉深高度h应为h H h r o翻边时，竖边口部变薄现象较为严重，其近似厚度d/D、外缘翻边图22外缘翻边1 .变形程度厂浅拉F_形过程 凹的外缘翻 变形区主要平面外缘翻边如图22所示。图22a为外 凸的外缘翻边，其变形情况近似于 深，变形区主要为切向受压；在变 中，材料容易起皱；图22b为内一 边，其变形特点近似于圆孔 翻边， 为切向拉伸，边缘容易拉裂。外缘翻边的变形程度可用下式表示，即b外凸的外缘翻边变形程度内凹的外缘翻边变形程度外缘翻边的极限变形程度可由书中表查得。2 .坯料计算外缘翻边可根据翻边形式来计算，对于外凸的外缘翻边，坯料形状按浅拉 深件坯料 的计算方法；对于内凹的外缘翻边，坯料形状按一般孔的翻边方法计算。由于外缘翻边 是沿不封闭的曲线翻边，坯料变形区内应力、应变的分布是不均匀 的，中间变形大，两 端变形小。若采用宽度b一致的坯料形状，则翻边后，零件的高度就不是平齐的，竖边 的端线也不垂直。为了得到平齐一致的翻边高度，应 对坯料的轮廓线做必要的修正，采 用如图22中虚线所示的形状，其修正值根据变 形程度和a的大小而不同。如果翻边的高 度不大，而且翻边沿线的曲率半径很大 时，则可不作修正。三、翻边模图23是圆孔翻边模，采用倒装结构，使用大圆角圆柱形翻边凸模7,零件预冲孔套 在定位销9上定位，压边力由压力机及装于下模座下方的标准弹顶器提供，零件若留在 上模，由打料杆推动推件板推下。翻边模的结构与拉深模相似。凹模圆角对翻边成形影响不大，可按冲件圆角确定。 翻边凸模圆角半径一般较大，对于平底凸模一般取rP4,翻边模采用压边圈时，凸模台肩可以不用。为改善翻边时塑性流动条件，可采用抛物形凸模或球 形凸模。图23翻边模1 限位钉2-顶杆3、16-螺钉4、13销钉5一下模座6-下固定板7-凸模8-托料板9 定位销10 凹模11-上顶出器12-上模座14 模柄15打料杆17 导套18-导柱图24是四种常用的圆孔翻边凸模形状，其中：图24a可用于冲孔和翻边(竖边内径d4mm);图24b适于竖边内径d小于或等于10mm的翻边；图26c适于竖边 内径d大于10mm的翻边;图26d可用于任意孔翻边。翻边凸、凹模间隙为式中D一凹模直径;d一凸模直径。由于翻边后材料要变薄，所以一般可取单边间隙Z为Z 0. 85图24圆孔翻边凸模的结构学习项目三缩口缩口是将先拉深好的圆筒形件或管件坯料，通过缩口模具使其口部直径缩小的 一种成形工序。它广泛地用于国防工业、机械制造业和日用工业中。若用 缩口代替拉 深工序加工某些零件，可以减少成形工序。如图6-25所示的冲件，原来采用拉深工艺需要五道工序，现改用管料缩口工艺后只要三道工序。图25缩口与拉深工艺比较a）拉深工艺b）缩口工艺图26缩口变形应力应变、变形特点缩口的变形特点如图26所示，在压力F的作用 下，模具工作部分压迫坯料的口部，使变形区的材料 基本上处于两向受压的平面应力状态和一向压缩、两 向伸长的立体应变状态。在切向压缩 主应力3的作用 下，产生了切向压缩主应变3。由此引起的材料转移导 致高度和厚度方向的伸长应变I和2,变形主要是直径 因切向受压而缩 小，同时高度和厚度有相应的增加。坯料端部直径在缩口前后不宜相差太大，否则 切向压应力值过大，易使变形区失稳起皱。在 非变形 区的筒壁部分由于承受缩口压力，也有可能 失稳而弯 曲变形，所以防止失稳起皱和弯曲变形时缩口工艺要解 决的主要问题。二、缩口系数缩口变形程度用缩口系数m表示d m - D式中d一缩口后直径；D 一缩口前直径。材料的塑性好、厚度大，模具对筒壁的支承刚性好，极限缩口系数就小。此外，极 限缩口系数还与模具工作部分的表面形状和粗糙度、坯料的表面质量、润滑等有关。不 同材料和厚度的平均缩口系数、不同支承方式所允许的第一次缩口的极限缩口系数m) 见书中相关表。缩口模具对缩件筒壁的支承形式有三种：图27a是无支承形式，此类模具结构简 单，但坯料筒壁的稳定性差；图27b是外支承形式，此类模具较前者复杂，对坯料筒壁 的支承稳定性好，极限缩口系数可取得小些；图27c为内外支承形式，此类模具最为复杂，对坯料筒壁的支承稳定性最好，极限缩口系数可取得更 小。图27不同支撑方式的缩口缩口工件的d/D值大于极限缩口系数时，则一次缩口即成；当 d/D值小于 极限缩口系数时，则需多次缩口，每次缩口工序后最好进行中间退火。首次缩口系数mJ0.9m,以后各次缩口系数m(1.05-1.1)mo缩口次数为Ind In D n In m 三、坯料尺寸计算缩口坯料尺寸主要是指缩口前坯料的高度，一般根据变形前后体积不变的原则计 算，各种形状工件缩口前高度的计算公式件书中表。缩口后径口部的厚度略为变厚，一般可忽略不计，精确时按下式计算D1 ,d.dnr Ed.式中n各次缩口后材料的厚度；dn 各次缩口后颈部直径；一缩口前材料的厚度；D 一缩口前口部的直径。四、缩口模缩口模工作部分的尺寸根据缩口部分尺寸来确定，并应考虑缩口件产生 的比缩口模 实际尺寸大0.5%0.8%的弹性恢复量，以减少试冲后模具的修正 量。缩口凹模的半锥角对 缩口成形很重要，小些对缩口变形有利，一般半锥角45。，最好半锥角30。当半锥 角值合理时，极限缩口系数可比平均缩口系 数小10%15%。图28为无支承衬套缩口模，适用于管子高度不大、带底零件的锥形缩口。图28无支撑衬套缩口模1 卸料板2缩口凹模3定位座图29为倒挤式缩口模。此模通用性好,图29倒挤式缩口模1 上模座2垫板3-凸模4-紧固套5导正圈6-凹模7-凹模套8下模座更换不同尺寸的凹模6和导正圈5以及凸模3,就可进行不同孔径的缩口。导正圈主要起导向和定位作用，同时 起一定的外 支承筒壁的作用。凸模加工成台阶形式，下部小直径恰好深人坯料内孔起定位导向及内支承作用。冲压时凸模大台阶对坯料加压，使之进人凹模6而压缩成 形。凹模6内孔的表面粗糙度要小，以防刮伤零件表面，此模适用于较长零件的缩口。图30为气瓶缩口模。缩口前先采用拉深工艺制成圆筒形件，再进行缩口成 形，缩口模采用外支承式一次缩口成形。模具使用标准下弹顶器，采用后侧导柱模架， 导柱、导套加长。图30气瓶缩口模1 顶杆2-下模座3、14-螺钉4、11-销钉5下固定板6垫板7-外支撑套8-缩口凹模9-顶出器10-上模座12打料杆13模柄15-导柱16导套学习项目四校平与整形校平和整形属于修整性成形工序，大都是在冲裁、弯曲、拉深等冲压工序 后进行， 主要是为了提高冲件表面的平面度或把冲件的圆角半径及某些形状尺寸修整到符合零件 的要求，这类工序关系到产品的质量及其稳定性，因而应用广泛。这类工序的特点是：1 变形量很小，通常是在局部地方成形以达到修整的目的，使冲件符合零件图样 的要求。2 .要求校平和整形后，冲件的误差比较小，因而模具的精度要求比较高。3 .要求压力机的滑块到达下极点时，对冲件要施加校正力，因此，所用设备要有 一定的刚性。这类工序最好使用精压机，着用一般的机械压力机，则必须带有保护装 置，以防损坏设备。一、校平把不平整的冲件放人模具内压平的校形称为校平，主要用于提高冲件的平面度。冲 裁件受模具作用呈现出的拱弯，特别以斜刃冲裁和无压料的连续冲裁更为严重，无压料 的弯曲件底部也常有拱弯，以及坯料的平面度误差太大时，都需 进行校平。1 .校平变形特点与校平力校平的变形情况如图31所示，在校平模的作用下，坯料产生反向弯曲变形图31校平的变形1 上模2-冲件3下模而被压平，并在压力机的滑快到达下极点时被强制压紧，使材料处于三向压应力状态。校平的工作行程不大，但压力很大。校平力F用下式概略估算FpA式中p一单位面积上的校平压力（MPa）A 一校平面积（mm?）2 .平板校平模a）_ b）图33平面浮动校平 a）上浮动模b）下浮动平板冲件的校平模分光面校平模和齿面校平模两种。图32平板冲件校平模a）光面校平b）齿面校平图32a为光面校平模，模具的压平面是光滑的，因而作用于平板料的有效单位压力较小，对改变材料内部应力状态的效果较弱，卸载后零件有一定的回弹，对于高强 度材料的零件效果更差，为使校平不受板厚偏差或压力机滑块运动精度的影响，光面校平 模可采用如图33所示的浮动模柄或浮动凹模的结构。光面校平模主要用于平面度要求不 高，表面不许有压痕的落料件和软金属（如铝、软黄铜等）制成的小型零件的校平。图32b为齿面校平模，由于齿压人坯料形成许多塑性变形的小网点，有助于彻底地改变材料原有的和应力应变状态，故能减少回弹，因而校平效果好。根据03图34尖齿校平图35平齿校平1 方形尖齿2菱形尖齿齿形不同，齿面校平又有尖齿和平齿之分。尖 齿齿形如图34所示，有方形和菱形两种，工作时上模齿与下模齿应错开，否则校平作用 较差，且易使齿尖过早磨平。尖齿压人零件表面的压痕深，零件易粘在模具上，这种模具 主要用于平面度要求较高，强度大而硬的材料，表面允许有压痕或板料厚（=315mm） 的冲件校平。平齿齿形如图35所示，齿尖被削成具有一定面积的平齿顶，因而压人坯料表面的压痕 浅，生产中常用此校平模，尤其是薄材料和软金属的冲件校平。当零件表面单面不许有 压痕时，可采用一面平板，一面齿板的校平。3.校平方式及设备校平方式有多种，如模具校平、手工校平和在专门设备上校平等。模具校平多在摩 擦压力机上进行；厚料校平多在精压机或摩擦压力机上进行；大批量生产中，厚板件还 可成叠地在液压机上校平，此时压力稳定并可长时间保持；当校平与拉深、弯曲等工序 复合时，可采用曲轴或双动压力机，这时须在模具或设备上安置保险装置，以防材料厚度 的波动而损坏设备；对于不大的平板件或带料校正还可采用滚轮碾平。当零件的两个面都 不许有压痕或校平面积较大，而对其平面度有较高要求时，可采用加热校平。将成叠的 零件用夹具压平，然后整体人炉加热，坯料温度升高使其屈服强度下降，压平时反向弯曲 变形引起的内应力也随之下降，从而回弹大为减少，保证了较高的校平精度。二、整形整形一般用于拉深、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 曲件的尺寸和形状准确度，减小圆角半径。整形模与一般成形模相似，只是工作部分的精 度和表面粗糙度要求更高，圆角半径和凸、凹模之间的间隙取得更小由于各种冲件的几何形状、精度以及整形内容不同，所用的整形方法也有所不同。L弯曲件整形弯曲件的整形方法主要有压校和徽校两种。图36弯曲件压校图37 V形件的布置（1）压校图38弯曲件的徽校图36所示压校中由于材料沿长度方向无约束，整形区的变形特点与该区弯曲时相似，材料内部应力状态的性质变化不大，因而整形效果一般。压校 V形件时，应使两个侧面的水平分力大致平衡和压应力分布大致均匀，如图37所示。这 对两侧面积对称的弯曲件是容易做到的，否则应注意合理布置弯曲件在模具中的位置。压 校U形件时，若单纯整形圆角，应采用两次压校，每次只压一个圆角，才有较好的整形效 果。压校特别适用于折弯件和对称弯曲件的整形。（2）徽校图38所示徽校前的冲件长度尺寸应稍大于零件的长度，这样变形时长度方向的材 料在补人变形区的同时、仍然受到极大的压应力作用而产生微量的压缩变形，从而在本质 上改变了材料内原有的应力状态，使之处于三向压应力状态中，厚度上压应力分布也较均 匀，因而整形效果好。但此法的应用常受零件形状的限制，对带大孔和宽度不等的弯曲件 都不用此法，否则造成孔形和宽度不一致的变 形。2.拉深件整形如果拉深件凸缘平面、底面平面、侧壁曲面等未达到具体形状要求，或者 对于圆筒 形拉深件筒壁与筒底的圆角半径r ,或筒壁与凸缘的圆角半径R 2,对于矩形件，若壁间的圆角半径Q 3,则应进行整形才能达到冲件要求。图39拉深件整形图39为拉深件的整形。拉深件上整形的 部位不同，所采用的整形方法也不同。(1)拉深件筒壁整形对于直壁拉深件的整形，一般采用负间隙拉 深整形法，整形模凸、凹模间隙Z(0.90.95), 整形时直壁稍有变薄。经常把整形工序和最后一 道拉深工序相结合，这时拉深系数应取得大些。(2)拉深件圆角整形圆角包括凸缘根部和底部的圆角。如果凸缘直径大于筒部直径225倍时，整形中圆角区及其邻近区两向受拉，厚度变薄，以此实现圆角整形。此时，材料内部产生 的拉应力均匀，圆角区变形相当于变形不大的胀形，所以整形效果好且 稳定。圆角区材 料的伸长量以2%5%左右为宜，过小，拉应力状态不足且不均匀；过大，又可能发生破 裂。若圆角区变形伸长量超过上述值时，整形前冲件的高度稍微大于零件的高度如图39 所示，以补充材料的流动不足，防止圆角区胀形过大而破裂。冲件的高度也不能过大，否 则因冲件面积大于或等于零件面积，使圆角区不产生胀形变形，整形效果不好。更甚者 因材料过剩，在筒壁等非变形区形成较大的压应力，使冲件表面失稳起皱，反使质量恶 化。如果凸缘直径小于22. 5倍的筒部直径时，整形圆角时凸缘可产生微量收缩，以缓 解因圆角变化过大而产生的过分伸长，因而整形前冲件的高度尺寸应等于零件的高度尺 寸。拉深件的凸缘平面和底部的整平，主要是利用模具的矫平作用。当拉深件 的筒壁、 圆角、凸缘平面和底部同时整形时，应从冲件的高度和表面积上进行控 制，使整形各部分 都处于相适应的应力状态，否则筒壁和圆角区的几何参数和应力状态稍有变化，都会使 凸缘和底部的平面发生翘曲，特别是凸缘平面更为敏感。如果将各部分整形分开，则要增 加工序，整形的综合效果不太好，但整平的效果较好。图40旋压成形1-主轴2-模具3坯料4顶块5顶尖6-赶棒或旋轮学习项目五旋压将平板坯料或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随同机床主轴转动 的同时、 用旋轮或赶棒加压于坯料，使其逐渐变形并紧贴于模具，从而获得所要求的零件，此种 成形称为旋压，如图40所示。旋压能加工各种形状复杂的旋转体 零件（见图41）,从而 可替代这些零件的拉深、翻边、缩口、胀形、弯边等工序。旋压所用的设备和工具都较 简单，旋压机还可用车床改装。旋压广泛应用于日用 品和铝制品的生产中。随着航空工 业和火箭、导弹生产的发展，在普通旋压的基 础上又发展了强力旋压。旋压工艺多为手 工操作，劳动强度大，质量不够稳定，生产率较低，因而多用于试制和小批量生产中。 当采用成形模经济性差和制造周 期太长时，也常用旋压的方法。图41各种旋压件一、变形特点图40为平板坏料旋压成圆筒件的变形 过程。顶块4把坯料压紧在模具2上，旋转 时赶棒6与坯料3点接触并施加压力，由点到线，由线到面地反复赶碾，使坯料逐步紧贴于模具而成形。坯料在赶棒的作用下，一 方面局部产生塑性变形流动；另一方面坯料沿赶棒加压的方向倒伏。前种变形使坯料螺 旋式由筒底向外缘发展，致使坯料切向收缩和径向延伸而最终成形。倒伏则易使坯料失 稳而产生皱折和颤动。另外，圆角处坯料容易变薄旋裂。旋压在瞬间是坯料的局部点变 形，所以可用较小的力加工成尺寸大的零件。二、旋压系数旋压的变形程度以旋压系数表示mdD式中d一零件直径，零件为锥形时，d取圆锥的最小直径；D 一坯料直径。极限旋压系数可由书中表查得。当旋压的变形程度较大时，应在尺寸不同的模具上多次旋压，且最好以锥 形过渡。 旋压加工硬化比拉深大，多次旋压时必须中间退火。旋压坯料直径的计 算可参照拉深， 由于旋压时的材料变薄比拉深大，因此实际上取计算值的93%95%左右。三、旋压的基本要点1） 合理的转速：如果转速太低，坯料在赶棒作用下翻腾起伏极不稳定，使旋 压工作难以进行。转速太高，则赶棒与材料过多接触而使坯料过度辗薄。合理转速一般是：软钢为400s600r/min;铝为8001200r/min。坯料直径较大，厚度较 薄时可 取小值，反之则取较大值。2） 合理加力：赶棒的加力大小凭操作者的经验，加力过大易失稳起皱；赶棒的 着力点应逐渐而均匀地转移，以使材料变形均匀。3） 合理的过渡形状：旋压成形的过渡形状（见图40） o首先应从坯料靠近模 具 底部圆角处开始赶辗，然后由内向外赶成浅锥形，由于锥形件和平板件相比不易起皱， 这就为以后逐步过渡到筒形件创造了条件。4）选择适当的润滑剂以及赶棒或旋轮如图42所示，有助于获得表面质量好的 零件。图42各种赶棒与旋轮 a）赶棒b）旋轮