成型工艺方法

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第687页（2454字）

(一)拉深成型方法

1．拉深过程

拉深是利用模具使落料后得到的平板坯料变形成开口空心零件的成型方法，也称为拉延或压延，如图9－51所示。将直径为D的平板坯料放在凹模上，在凸模的作用下，板料通过塑性变形，被压入凸模和凹模的间隙中形成开口空心件。第一次拉深所得的零件，根据要求既可作为产品，也可作为半成品，即第二次拉深的坯料，再次拉深成型为成品。

图9－51 拉深成型过程

1．坯料 2．第一次拉深产品(即第二次拉深坯料) 3．凸模 4．凹模 5．成品

拉深凸模与凹模具有一定的圆角，间隙一般稍大于板厚。拉深件可分为底部、直壁和法兰三个部分。拉深时底部一般不变形，只起传递力的作用。零件直壁由坯料外径D减去内径d的环形部分所形成，受拉力的主要部位，厚度有所减小。而直壁与底之间的过渡圆角部位被拉薄最严重。拉深件的法兰部分，切向受压应力作用，厚度有所增大。

2．拉深系数

拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m=d／D。m是衡量拉深变形程度的指标，m愈小，表明拉深件直径愈小，变形程度愈大，坯料被拉入凹模愈困难。一般情况下，拉深系数m不小于0．5～0．8，坯料的塑性差按上限选取，坯料的塑性好时可选取下限值。但若m值过小或凸凹模圆角半径与凸凹模间隙过小，往往会产生底部拉穿(图9－52a)，且多破裂于直壁与底部的过渡圆角处。

图9－52 拉深废品

a．拉穿 b．拉皱

此外，起皱也是拉深件最常见的破坏形式之一，多发生在拉深件的法兰部分。当无压边圈或压边力F₀值较小时，法兰部分在切向压应力的作用下失稳，产生起皱甚至拉裂(图9－52b)。起皱主要与坯料的相对厚度t／D、拉深系数m和压边力F₀等有关；相对厚度愈小或拉深系数愈小，越易起皱。

3．有压边多次拉深

若拉深系数过小不能一次拉深成型时，则可采用多次有压边拉深工艺，如图9－53所示。为保证坯料具有足够的塑性，应在一两次拉深后穿插工序间退火处理，以消除加工硬化现象，并使拉深系数一次比一次略大，从而保证拉深件质量和使生产顺利进行。

图9－53 有压边多次拉深

a．有压边拉深 b．多次拉深 c．拉深筒体直径变化 1．凸模 2．压边装置 3．工件 4．凹模

(二)局部成型方法

局部成型是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序，分为翻边、胀形、扩口、收口和压肋、压起伏形的花纹等。

1．局部翻边

翻边是在成型的坯料上，使材料沿其内孔或外缘的一定曲线翻成竖立凸缘的工序(图9－54a)。根据零件边缘性质和应力状态的不同，可分为内孔翻边和外缘翻边，如图9－54b、c所示。此外，根据凸缘壁厚的变化，又可分为不变薄翻边和变薄翻边。

图9－54 翻边成型

a．翻边简图 b．外缘翻边 c．内外缘同时翻边 1．凸模 2．凹模 3．半成品 4．成品 5．压边装置 6．工件

圆孔翻边时，凸模圆角半径r=(4～9)t，坯料主要受拉应力和切应力作用，因此在翻边过程中应防止边缘拉裂。若一次成型有困难，可采用先拉深，后冲孔，再翻边的方法来实现。

2．局部胀形

胀形主要有平板坯料胀形、管坯胀形和球体胀形等。

(1)平板胀形：如图9－55a所示，将直径为D₀的平板坯料放在凹模上，加压边圈并在压边圈上施加足够大的压边力，当凸模向凹模内压入时，坯料被压边圈压住不能向凹模内收缩，只能靠凸模底部坯料的不断变薄来实现成型过程。

图9－55 平板坯料局部胀形

a．平板坯料胀形 b．胀形零件

平板坯料胀形常用于平板冲压件上局部压制突起、凹坑、加强肋、花纹图案及印记等(图9－55b)，有时也和拉深结合用于汽车覆盖件的成型，以增强其刚度。

(2)管坯胀形：图9－56a是管坯胀形过程，在凸模压力的作用下，管坯内的橡胶软模变形，直径增大，迫使管坯直径长大，靠向凹模，通过减薄壁厚，增大局部表面积来实现的。胀形结束后，凸模抽回，橡胶软模恢复原状，从胀形件中取出。

图9－56 管坯软凸模胀形

a．橡胶模胀形 b．用液体胀形 1．凸模 2．分块凹模 3．橡胶 4．侧楔 5．液体

有时也可用液体或气体代替橡胶软模来加工形状复杂的空心零件，如图9－56b所示的液体胀形高压气瓶示意图，其凹模型腔内装有液体，还在凸模侧边装有侧楔。软膜胀形时材料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便于成型复杂的空心零件，生产中应用广泛。