5成形及其新技術(shù)5.1脹形力，使其變形區(qū)內(nèi)的材料，在雙向拉應(yīng)力的作用下，厚度變薄而表面積增大，以獲得需要的幾何形狀。平板毛坯脹形和管狀毛坯脹形兩種情況。圖5.1脹形件示例(a)平板毛坯脹形；(b)管狀毛坯脹形5.1.1平板毛坯脹形特點(diǎn)：當(dāng)D／d<3，發(fā)生拉深變形，當(dāng)D／d>3，發(fā)生脹形變形。脹形變形時(shí)，塑性變形僅局限于d區(qū)域材料。脹形時(shí)，材料一般不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。若變形量過大，嚴(yán)重變薄，會(huì)導(dǎo)致脹裂。表5.1加強(qiáng)筋的形式和尺寸平板脹形用剛性模具脹加強(qiáng)筋時(shí)，近似壓力公式：P=KLtb

P—變形力，N；K—因數(shù)，取0.7～1.0，視筋的寬度和深度而定，窄而深時(shí)取大值，寬而淺時(shí)取小值；L一加強(qiáng)筋周長，mm；t—板料厚度，mm；b—材料抗拉強(qiáng)度，MPa。5.1.2管狀毛坯脹形概念：將空心工件或管狀毛坯局部部位的直徑向外擴(kuò)張，使其成為曲面零件的工藝。機(jī)械脹形

模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于脹形形狀復(fù)雜的零件。同時(shí)分塊凸模之間的滑動(dòng)摩擦或間隙，使其很難得到正確的回轉(zhuǎn)體和精度較高的零件。自然脹形：零件的成形主要靠管坯壁厚變薄和軸向自然收縮來完成。

變形區(qū)材料主要承受徑向(母線方向)拉應(yīng)力r和切向(圓周方向)拉應(yīng)力的雙向拉應(yīng)力作用，發(fā)生切向拉應(yīng)變，徑向拉應(yīng)變r(jià)和厚向壓應(yīng)變t。

軸向壓縮脹形：在自然脹形的同時(shí)，又在管坯的軸向進(jìn)行壓縮。軸向壓力達(dá)到一定程度后，可以改變徑向拉應(yīng)力為徑向壓應(yīng)力r，徑向拉應(yīng)變也改變?yōu)閺较驂簯?yīng)變r(jià)

，有利于塑性變形的變化，延緩變形區(qū)材料的變薄，提高脹形極限變形程度。

復(fù)合脹形：在軸向壓縮脹形的同時(shí)，再對脹形區(qū)施加徑向反壓力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)壓一軸壓一徑向反壓。圖5.5三通管脹形工藝(a)自然脹形；(b)軸向壓縮脹形；(c)復(fù)合脹形圖5.6脹形件前后尺寸關(guān)系

管坯直徑脹形變形區(qū)管坯長度

L—脹形變形區(qū)母線長度，mm；c—考慮切向伸長而引起高度縮小的影響因數(shù)，一般取c＝0.3～0.4；—脹形變形區(qū)材料圓周方向最大延伸率；b—切邊余量。5.2翻邊作用：將工件的孔邊緣或外邊緣在模具的作用下翻成豎立的直邊。圖5.7內(nèi)緣和外緣翻邊(a)內(nèi)緣翻邊；(b)外緣翻邊

影響極限翻邊因數(shù)的因素：(1)材料的塑性

(2)孔的邊緣狀況

(3)材料的相對厚度

(4)凸模的形狀

式中m’—非圓孔翻邊時(shí)極限翻邊因數(shù)；m—圓孔極限翻邊因數(shù)；—曲率部分中心角。上式適用于≤180。當(dāng)>180時(shí)：非圓孔的翻邊：2.內(nèi)孔翻邊的工藝計(jì)算因?yàn)?/p>

代入式上式，化簡后便可得到翻邊高度H的表達(dá)式，則有

3．翻邊力的計(jì)算翻邊力一般不大。用普通圓柱形凸模翻邊時(shí)所需壓力，可按下面近似公式計(jì)算，即P=1.1(D-d0)ts

式中D—翻邊后直徑(按厚度中心線直徑計(jì)算)，mm；d0—翻邊預(yù)沖孔直徑，mm；t—板料厚度，mm；s—板料屈服極限，MPa。翻邊凸模的圓角半徑和凸凹模間隙對翻邊過程和翻邊力的大小的影響：（1）增大凸模圓角半徑，可大幅度地降低翻邊力。（2）采用球形凸模時(shí)，比用小圓角半徑凸模的翻邊力可降低50％左右。（3）適當(dāng)增大凸凹模之間的間隙，也可以降低翻邊力。4.翻邊模設(shè)計(jì)

凸、凹模間隙大，對翻邊變形有利。當(dāng)孔邊垂直度無要求時(shí)，間隙值可以盡量取大些，孔邊垂直度要求較高，間隙值可略小于材料原始厚度t。其單邊間隙z一般取為z=0.85t。

5．變薄翻邊

概念：采用減小模具凸、凹模之間的間隙，強(qiáng)迫材料變薄的方法。變形程度可以用變薄因數(shù)K表示：式中t1—變薄翻邊后工件豎邊的厚度，mm；t—變薄翻邊前材料的原始厚度，mm。一次變薄翻邊的變薄因數(shù)可取K＝0.4～0.5。

圖5.14變薄翻邊示例(a)變薄翻邊零件；(b)變薄翻邊凸模5.3縮口概念：空心件或管形毛坯的開口端直徑加以縮小的成形方法。

變形區(qū)內(nèi)金屬受切向（主要作用）和軸向壓應(yīng)力，使直徑縮小，壁厚和高度增加。切向壓應(yīng)力也使變形區(qū)材料易于失穩(wěn)起皺；同時(shí)在非變形區(qū)的筒壁，由于承受全部縮口壓力P，也可能引起失穩(wěn)變形。縮口變形程度用縮口因數(shù)m表示：m=d/Dd—縮口后的直徑，mm；D—縮口前的直徑，mm。m與材料種類、材料厚度、模具形式和毛坯表面質(zhì)量有關(guān)。

圖5.19縮口模的支承形式(a)無支承；(b)外支承；(c)內(nèi)外支承多次縮口計(jì)算方法：求出總的縮口因數(shù)dn—第n次縮口后直徑(即零件要求直徑)，mm；D—毛坯直徑，mm。確定第一工序平均縮口因數(shù)m，可以計(jì)算每一工序縮口后與縮口前的直徑變化值：于是縮口次數(shù)

5.4校形5.4.1校平校平：將毛坯或沖裁件的不平度和撓曲度壓平。光面模校平：材料薄而軟、工件表面不允許有壓痕。齒形模校平：材料比較厚的工件。細(xì)齒模：表面允許留有齒痕的工件。粗齒模料：厚較小的鋁、青銅、黃銅等表面不允許有齒痕的工件。5.4.2整形整形：將彎曲、拉深或其它成形件校整成最終的正確形狀。對彎曲件：對直筒形拉深件：采用間隙z為(0.9～0.95)t的整形模。整形也可以和最后一道拉深工序結(jié)合一起進(jìn)行。帶突緣拉深件：需整形的部位可能包括突緣平面、側(cè)壁、底平面和外凸與內(nèi)凹的圓角半徑。5.5旋壓旋壓又稱趕形，用以制造各種不同形狀的旋轉(zhuǎn)體零件。5.5.1普通旋壓特點(diǎn)：機(jī)動(dòng)性大，加工范圍廣，生產(chǎn)率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作技術(shù)要求較高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，只適于單件試制及小批量生產(chǎn)。

旋壓的變形程度以旋壓因數(shù)m表示，即m=d/Dd—工件直徑(若是錐形件指最小直徑)，mm；D—毛坯直徑，mm。5.5.2變薄旋壓（強(qiáng)力旋壓）特點(diǎn)：1）沒有凸緣起皺問題；不受毛坯相對厚度的限制；可以一次旋壓出相對深度較大的工件。2）材料晶粒緊密細(xì)化，強(qiáng)度、硬度和疲勞強(qiáng)度均有所提高。3）專門的旋壓機(jī)，要求功率大，有足夠的剛度。錐形件的變薄旋壓，工件厚度的變化始終遵循正弦規(guī)律。非錐形件，工件上任意一點(diǎn)的厚度可由該點(diǎn)切線與軸線所成夾角計(jì)算出來。正弦規(guī)律的表達(dá)式為：t=t0sin/2變薄旋壓的變形程度用變薄率表示：圖5.27工件壁厚與毛坯厚度的關(guān)系(a)等厚毛坯，不等厚工件；(b)不等厚平毛坯，等厚工件；(c)等厚預(yù)成形毛坯，等厚工件5.6成形新技術(shù)5.6.1軟模成形圖5.28軸向壓縮脹形模具結(jié)構(gòu)形式圖5.29聚氨酯橡膠模的各種翻邊方法(a)直接用聚氨酯橡膠；(b)用側(cè)壓楔塊；(c)用鉸鏈壓板；(d)用側(cè)壓鋼棒；(e)用側(cè)壓活動(dòng)板；(f)用鋼環(huán)圖5.30石蠟脹形1-調(diào)節(jié)螺栓；2-管料；3-石蠟；4-凹模；5-節(jié)流孔；6-凸模5.6.2超塑成形特點(diǎn)：1）材料塑性高，填充性好，可減少工序，也成形形狀很復(fù)雜的零件；2）變形抗力小；3）無加工硬化引起的殘余應(yīng)力。4）生產(chǎn)效率不高，需要加熱裝置，對超塑變形溫度較高的材料，要求模具材料的耐熱性能也隨之提高。圖5.3l超塑氣脹成形(a)自由脹形；(b)初始成形；(c)校正成形圖5.32超塑氣脹成形模具1-墊板；2-隔熱板；3-加熱棒；4-加熱板；5-上模；6-工件；7-下模5.6.3電液成形與電磁成形屬高能高速成形。載荷以脈沖方式作用于坯料，又稱脈沖加工成形。特點(diǎn)：成形能量大、成形速度快、模具結(jié)構(gòu)簡單，成形工件回彈小、精度高。1.電液成形利用儲(chǔ)存在電容器中的電能作為能源，使其在液體中瞬時(shí)放電，利用放電時(shí)所產(chǎn)生的沖擊波來加工零件。圖5.33電液成形基本裝置1一升壓變壓器；2一整流器；3一充電電阻；4一電容器；5—輔助間隙；6一水；7一液體容腔；8一絕緣子；9一電極；10—坯料；11一抽氣孔；12一凹模2．電磁成形電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體周圍的磁場強(qiáng)度也發(fā)生變化，在變化磁場中若存在金屬毛坯導(dǎo)體，導(dǎo)體會(huì)在阻礙磁場變化的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生磁場力，迫使金屬毛坯發(fā)生循模具形狀的塑性變形。圖5.34電磁成形基本裝置1