第五章 其它冲压成形工艺及模具设计 复习题答案 2

填空题

其它冲压成形是指除了弯曲和拉深以外的冲压成形工序。包括胀形、翻边、缩口、旋压和校形等冲压工序。

成形工序中，胀形和翻孔属于伸长类成形，成形极限主要受变形区内过大的拉应力而破裂的。缩口和外缘翻凸边属于压缩类成形，成形极限主要受变形区过大的压应力而失稳的。

成形工序的共同特点是通过局部的变形来改变坯料的形状。

胀形变形区内金属处于双向拉伸的应力状态，其成形极限将受到拉伸破裂的，材料的塑性愈好、加工硬化现象愈弱可能达到的极限变形程度就愈大。

起伏成形的极限变形程度可根据胀形程度来确定。

胀形的极限变形程度用来表示，K值大则变形程度大，反之亦然。

胀形系数与材料的伸长率的关系为。

翻边是使坯料的平面部分或曲面部分的边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的成形方法。

翻孔是在带孔坯料的孔边缘上冲制出竖立边缘的成形方。

翻孔时坯料的变形区是坯料上翻孔凸模以内的环形部分。

翻孔时坯料变形区受两向拉应力即切向拉应力和径向拉应力的作用，其中切向拉应力是最大的主应力。

翻孔时，当工件要求的高度大于极限翻孔高度时时，说明不可能在一次翻孔中完成，这时可以采用加热翻孔、多次翻孔或拉深后再翻孔的方法进行。

采用多次翻孔时，应在每两次工序间进行退火。

外缘翻边按变形性质可分为伸长类外缘翻边和压缩类外缘翻边。

伸长类外缘翻边的特点是，坯料变形区主要在切向拉应力的作用下产生切向的伸长变形，边缘容易拉裂。

压缩类外缘翻边变形区主要为切向受压，在变形过程中，材料容易失稳起皱。

在缩口变形过程中，坯料变形区受切向和径向压应力的作用，而切向压应力是最大的主应力，使坯料直径减小，壁厚和高度增加，因而切向可能产生失稳起皱的现象。

缩口的极限变形程度主要受失稳起皱的，防止失稳是缩口工艺要解决的主要问题。

校平和整形工序大都是在冲裁、弯曲、拉深等工序之后进行，以便使冲压件的平面度、圆角半径或某些形状尺寸经过校形后达到产品的要求。

校形与整形工序的特点之一是：只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形，以达到提高零件的形状与尺寸精度的要求。

判断题（正确的打√，错误的打×）

由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生破裂。（  ×  ）

由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，所以变形区的材料不会产生失稳现象，成形以后的冲件表面光滑、质量好。             （  √  ）

胀形变形时，由于变形区材料截面上的拉应力沿厚度方向分布比较均匀，所以卸载时的弹性回复很小，容易得到尺寸精度高的冲件。        （  √  ）               

胀形变形时，由于变形区材料截面上的拉应力沿厚度方向分布比较均匀，所以坯料变形区内变形的分布是很均匀的。                   （  ×  ）             

校形工序大都安排在冲裁、弯曲、拉深等工序之前。        （  ×  ）  

为了使校平模不受压力机滑块导向精度的影响，其模柄最好采用带凸缘模柄。（  ×  ）

压缩类外缘翻边与伸长类外缘翻边的共同特点是:坯料变形区在切向拉应力的作用下，产生切向伸长类变形，边缘容易拉裂。                    （  ×  ）      

压缩类外缘翻边特点是:变形区主要为切向受压，在变形过程中，材料容易起皱，其变形程度用来表示。                                 （  √  ）                          

翻孔凸模和凹模的圆角半径尽量取大些，以利于翻孔变形。        （  ×  ）     

翻孔的变形程度以翻孔前孔径d与翻孔后孔径D的比值K来表示。K值愈小，则形程度愈大。                                        （  √  ）                            

胀形时，当坯料的外径与成形直径的比值D/d＞3时，d与D之间环形部分的金属发生切向收缩所必需的径向拉应力很大，成为相对于中心部分的强区，以致于环形部分金属根本不可能向凹模内流动。                  （  √  ）

问答题

什么是胀形工艺？有何特点？

胀形是利用压力将直径较小的筒形件在直径方向上向外扩张使其直径变大的一种冲压加工方法。

胀形的特点是：

（1）胀形时，板料的塑性变形区仅局限于一个固定的变形范围内，板料不向变形区外转移，也不从变形区外进入变形区。

（2）胀形时板料在板面方向处于双向受拉的应力状态，所以胀形时工件一般都是要变薄。因此在考虑胀形工艺时，主要应防止材料受拉而胀裂。

（3）胀形的极限变形程度，主要取决于材料的塑性。材料塑性越好，延伸率越大，则胀形的极限变形程度越大。

（4）胀形时，材料处于双向拉应力状态，在一般情况下，变形区的工件不会产生失稳或起皱现象。胀形成形的工件表面光滑、回弹小，质量好。

胀形的方法有哪几种？

（1）钢模胀形法

（2）软模胀形法

（3）液压胀形法

什么是孔的翻边系数K？影响孔极限翻边系数大小的因素有哪些？

在圆孔的翻边中，变形程度决定于毛坯预孔直径d0与翻边直径D之比，即翻边系数K：

从上式可以看出：K值越大，则表示变形程度越小；而K值越小，则表示变形程度越大。当K值小到材料即将破裂时，这时的翻边系数称为极限翻边系数Kmin。

影响孔翻边系数大小的因素主要有以下几个方面：

（1）材料的塑性越好，则极限翻边系数越小；

（2）预孔的表面质量越好，极限翻边系数值越小。

（3）预孔直径材料厚度t的比值（d0/t）越小，即材料越厚，翻边时越不容易破裂，极限翻边系数可以取得越小。

（4）凸模的形状与翻边系数也有很大的关系，翻边时采用底面为球面的凸模要比底部为平面的凸模的翻边系数取得小一些，低碳钢的极限翻边系数见教材表5.2.1。 

什么是缩口？缩口有何特点？      

缩口是指通过缩口模使圆筒形件或管状毛坯的口部直径缩小的成形工序。缩口工序的应用十分广泛，是子弹壳、钢制气瓶等零件的主要成形方法。

缩口工序主要有以下特点：

（1）管件毛坯缩口时，主要受切向压应力的作用，使其直径减小而壁厚和高度增加。

（2）缩口时毛坯由于切向压应力的作用，易于失稳而发生起皱现象。同时在非变形区的筒壁，由于压应力的作用，也易失稳弯曲。因此。在缩口工序中，必须要采取措施防止毛坯的起皱和弯曲。

（3）缩口工序一般安排在拉深半成品经过修边或管材下料后进行，必要时还需进行局部的退火处理。

（4）缩口工件的质量与材料的机械性能、润滑情况、工件口部质量、模具工作部分形状及表面质量有关。

什么是校形？校形的作用是什么？

校形是指工件在经过各种冲压工序后，因为其尺寸精度及表面形状还不能达到零件的要求，这时，就需要在其形状和尺寸已经接近零件要求的基础上，再通过特殊的模具使其产生不大的塑性变形，从而获得合格零件的一种冲压加工方法。

校形的目的是把工件表面的不平度或圆弧修整到能够满足图纸要求。一般来说，对于表面形状及尺寸要求较高的冲压件，往往都需要进行校形。

 校形工艺的特点是什么？

校形工艺有如下特点：

（1）校形的变形量都很小，而且多为局部的变形；

（2）校形工件的尺寸精度都比较高，因此要求模具成形部分的精度相应地也应该提高；

（3）校形时的应力、应变的性质都不同于前几道工序的应力应变。校形时的应力状态应有利于减少回弹对工件精度的影响，即有利于使工件在校形模作用下形状和尺寸的稳定。因此校形时工件所处的应力应变要比一般的成形过程复杂得多。

（4）校形时，都需要在压力机滑块在下死点位置时进行。因此，校形对所使用设备的刚度、精度要求高，通常在专用的精压机上进行。如果在普通压力机进行校形，则必须设有过载保护装置，以防损坏设备。

什么是局部起伏成形？有何特点？  

局部起伏成形是使材料局部发生拉深而形成部分的凹进或凸出，借以改变坯料形状的一种冲压加工方法。用这种方法加工的零件，不仅可以增强其刚性，而且可做为表面装饰起到美化零件的作用。

局部起伏成形工序有如下特点:

（1）局部起伏成形时，可以简单看成是深度不大的局部胀形。它主要依靠材料的延伸作用。因此，变形时材料主要是受拉而发生变形，其变形部位受双向拉应力，而变形状况则是两向拉长，厚度变薄。

（2）局部起伏成形时由于材料主要是受拉伸变形，因此其破坏的特点主要表现为材料被拉裂。

（3）局部起伏成形的极限变形程度主要受材料的延伸率大小影响。

（4）局部起伏成形后，可以使薄板工件刚性增强。

（5）局部起伏成形大多数是用金属模局部胀形，对于大而薄的工件可以用橡皮及软金属铅等进行成形。

局部成形工艺目前已被广泛地应用在汽车、电器、电子及飞机制造工业之中。