汽车车身制造工艺学(唐远志)-第8章局部成形工艺.pdf

第8 章局部成形工艺 8 ．1 概述 用各种不同变形性质的局部变形改变毛坯(或由冲裁、弯曲、拉伸等方法制成的半成品) 的形状和尺寸的冲压成形工序称为局部成形。或者说除弯曲和拉深以外的使板料产生塑性变 形的其他冲压成形工序都可称为局部成形。主要有胀形、翻边、缩口、校平、整形和旋压等 工序，本章仅介绍汽车车身制造中应用广泛的胀形、翻边工序。 8 ．2 胀形工艺 利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，得到所需几何形状和尺寸的制件，这种冲压 成形方法称为胀形。常用的胀形有起伏胀形、圆柱形毛坯的胀形和平板毛坯的胀形。汽车覆 盖件等形状复杂的零件成形也经常包含胀形。胀形可采用 不同的方法来实现，如刚性凸模胀形(图8 -1)， 橡皮胀形( 图8—2)和液压胀形( 图8—3)。 8.2.1 胀形的特点 类似拉深筒底区域．胀形时变形区在板面方 向呈双向拉应力状态，在板厚方向是减薄，即厚 度减薄、表面积增加。胀形主要用于加强筋、花 纹图案、标记等平板毛坯的局部成形,渡纹管、 高压气瓶、球形容器等空心毛坯的胀形，飞机和 汽车蒙皮等薄板的拉张成形。 如图8—4 所示为球形凸模剐性平板毛坯。胀形时，毛坯披带筋的压料圈压紧，变形区 限制在筋以内的毛坯，在凸模作用下，与球头面接触的板料处于两向受拉的应力状态(忽略 板厚向的应力) ，沿切向和径向产生拉伸变形，使板料厚度减薄、表面积增大，得到与凸模 球头面型一致的凸包。由于胀形时板料处于双向拉应力状态，所以要防止板料破裂。 胀形是否超过成形极限，以制件是否发生破裂来判别，影响胀形成形极限的因素有：变 形区应变分布l 制件的形状和尺寸；材料的伸长率d 和应变刚性指数n ；润滑条件、变形速 度以厦板料厚度。 8.2.2 常用胀形类型 (1) 压加强筋 加强筋能否一次成形，与筋的几何形状和材料性质有关。 能够一次成形加强筋的条件为： εp=(L-L )/ L ≤(0. 70～0. 75) δ (8 -1) 0 0 式中εp——断面变形程度； L ——变形区横断面的原始长度，mm ； 0 L——成形后加强筋的断面轮廓长度，mm ； δ——材料的伸长率。 常用的加强筋形式和尺寸见表8—1。 加强筋与制件边缘的距离应大于(3～5)t，以防止边缘材料收缩影响外形尺寸和美观。否 则要加大边缘外形尺寸．压形后再修边。 若加强筋不能一次成形，则应采用多次冲压成形( 图8—5) 。 冲加强筋的胀形力P 可按下式计算： P=KLt σb (8 -2) 式中P 一一胀形力，N ； L ——加强筋长度，mm ； t——板厚．mm ； σb——材料强度极限，MPa ； K——系数，取K=0.7～1.0,加强筋形 状窄而深时取较大值，宽而窄时取较小 值。 (2) 压凸包 如图 8 -6 所示是冲压凸包的示意图，其成形特点与拉深不同。如果毛坯直径与凸模直 径的比值小于4，成形时毛坯将会收缩，则属于拉伸成形；若大干4 ， 则毛坯凸缘不易收缩，属于胀形性质(即压凸包) 。冲压凸包时， 凸包高度受材料塑性限制，不能太高。凸包戒形高度还与凸模形 状及润滑有关。例如，采用平底球头凸模时，凸模高度可达球径 的1 ／3，而换用平底凸模时，高度就会减少，原因是平底凸模的 底部圆角半径对凸模下面的材料变形有制约作用。凸包深度主要 取决于r p ，r p 大有利于增大凸包高度。改善球头凸模头部的润滑 条件，有利于增大凸包的成形高度。 如果制件要求的凸包高度超出表8 -2 列出的数值，则可采用 类似多道工序压筋的办法冲压凸包。第一次可先用球形凸模预成 形到相应深度后，在第二次用平底凸模将其成形到所要求的高度。 如果局部成形的变形较大，单靠凸包部分的材料变薄是不够的，还需相邻的材料流动来补充， 因此，必须先成形凸包部分，然后成形周围部分。若制件底部中心允许有孔，可以预先冲出 小孔，使其中小部分的材料在冲压过程中向外流动，这样就可以避免凸包高度有过大的变形 量超过材料的极限伸长率。 8 ．3 翻边工艺 8 ．3 ．1 概述 翻边是将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘的冲压方法，如 图8 -7 所示。当翻边的沿线是一条直线时，翻边变形就转变成为弯曲，所以也可以说弯曲 是翻边的一种特