正文 7.4 旋壓和強力旋壓(2 / 2)

④強力旋壓一般使用強力旋壓機,功率較大,剛度要求也較高。

⑤強力旋壓對產品形狀有一定限製。而且,當產品批量太小時,由於加工專用工具,使製件成本增高。

強力旋壓變形過程的特點之一就是毛坯外徑在成形過程中保持不變,即凸緣大小基本上保持不變。其表麵積的增加,是通過材料的變薄來實現。旋壓前後壁厚的變化規律,是按照正弦定律變化的,這條規律被總結為:在錐形件的強力旋壓中,變形後的工件厚度等於變形前毛坯厚度與工件半錐角正弦值的乘積,即

強力旋壓的變形程度用變薄率ε來表示:

由此可知,胎具半錐角α表示了變形程度大小。α越小,變形程度就越大。在一定條件下,每種材料變形程度都有其最大極限值,也就是說,每次強力旋壓都有其最小半錐角αmin。所列數值,為幾種材料在不同厚度情況下,αmin的實驗數值,可供參考。當製件的半錐角小於允許的極限值時,一般需要二次或多次旋壓(兩個工序之間需要退火),也可用錐形毛坯進行旋壓(錐形毛坯是預先經過加工的毛坯)。

錐形毛坯的半錐角β,可由下式求得。設零件壁厚為t,預製錐形毛坯的厚度為t1,平毛坯厚度為t0,零件半錐角為α,錐形毛坯半錐角為β,根據正弦定律可得

由此可見,若已知零件的壁厚、半錐角和錐形毛坯壁厚,便可以求出預製錐形毛坯的半錐角。

試驗證明,經過多次強力旋壓,可能達到的極限變薄率,即

其中,無中間退火時,ε=0.95、n=3°;有中間退火時ε=0.9、n=6°。

以上介紹的是錐形件強力旋壓。其他形狀強力旋壓零件,常見的有拋物線形、半球形和圓筒形零件。對於拋物線、半球形件的強力旋壓和錐形件旋薄一樣,零件厚度的變化必須按照正弦定則,也就是旋輪和心模之間的間隙應遵照正弦定則,否則就會出現廢品。若間隙小於t=t0sinα時,旋輪前麵要出現材料堆積現象,甚至局部破裂;反之,若間隙大於計算值時,則出現拉伸現象,毛坯不貼模。所以,強力旋壓機不僅要有較好的剛度,而且還要有精確的靠模機構。

錐形件強力旋壓時,其半錐角α是一常數值。但拋物線和半球形件強力旋壓時,由於它們是曲母線製件,母線上各點的α角數值均不等,而且是一個有規律的變數。因此,對於這種曲母線製件的強力旋壓,若用平毛坯,則旋壓成型後製件的壁部都是變厚度的。如果要獲得等厚度的製件,則毛坯就應是不等厚的,其關係可由正弦定則求得。

表示了製件壁厚和毛壞厚度的關係。對於不等厚的毛坯,可用預成型的方法獲得。

至於圓筒形件的強力旋壓,則不可能直接用平毛坯旋出。因為圓筒形件的半錐角α=0,根據正弦定則,毛坯厚度t0=t/sinα=∞。因此,圓筒形件強力旋壓,隻能采用壁厚較大、長度較短而內徑與製件的圓筒形毛坯相同。這種毛坯可用普通旋壓或拉延的方法獲得毛坯,計算應按體積相等原則,並考慮切邊餘量計算。

圓筒形件可用一次,也可以用多次強力旋壓。一次旋壓的最大變薄率,對於鋁,可達60%~70%;對於多次旋壓,最大變薄率可達90%以上。

應當指出,一般圓筒形件的強力旋壓,隻對於批量較小,不宜采用冷擠壓及其他方法時才采用。

複習思考題

1.何為脹形、翻邊、縮口?在這些成型工序中,由於變形過度而出現的材料損壞形式分別是什麼?

2.脹形、翻邊、縮口的變形程度分別是如何表示的?如果零件的變形超過了材料的極限變形程度,它們在工藝上分別可以采取哪些措施?

3.衝頭形狀對翻邊高度有何影響?脹形衝頭的圓角半徑對局部脹形深度有何影響?

4.試設計計算翻邊件的預製孔直徑及翻邊係數。零件的材料為Q235。

5.試對電器零件進行有關脹形變形的計算。零件的材料為08F,允許延伸率為32%。

6.是平板毛坯液壓脹形示意圖。坯料初始厚度t0,其周邊被壓緊在模具上,並承受單位靜液壓力p,坯料僅在直徑2a範圍內形成極高h的圓頂形。設成型後的零件外形近似球形,試求脹形所需單位靜液壓力p。

7.為減小翻邊的變薄量,先壓出凹窩再衝孔翻邊。圖中虛線所示的兩種成型形狀,哪一種形狀對減小翻邊變薄更有效?