【正文】 主要取決于材料的 塑性 。塑性越好，延伸率越大，極限變形程度就越大。此外，材料的 硬化指數(shù) n較大、凸模圓角半徑 較大、或 模具表面摩擦 較小時(shí)，都有利于板料的變形均勻，可使脹形的極限變形程度提高。 局部脹形的 深度 受極限變形程度的限制。為了避免裂紋產(chǎn)生，脹形深度不能過大。對(duì)于低碳鋼，若用 球形凸模 ，即圖 2— 37中所示 r=d／ 2時(shí)，脹形可達(dá)到的極限深度約為 h≈d／ 3； 若用 平端面凸模 ，脹形可達(dá)到的深度為 h≤(~)d， 具體數(shù)值取決于凸模的圓角半徑 r。 在平板上 壓制加強(qiáng)筋 可能達(dá)到的深度決定于材料的 塑性 和加強(qiáng)筋的 幾何形狀 。對(duì)于低碳鋼，當(dāng)加強(qiáng)筋斷面具有圓滑過渡的形狀時(shí)，壓筋 深度 h可達(dá)到筋的 寬度 b的 30%左右，即 h≤。 用剛體凸模時(shí)，平板毛坯脹形力可按下式估算： P=K L t ζb (2— 26) 式中： P—— 脹形力， N。 K—— 系數(shù)，可取 ~，變形程度大時(shí)取較大值； L—— 脹形區(qū)周邊長度， mm； t—— 板料厚度， mm； ζb —— 材料的抗拉強(qiáng)度極限， MPa。 翻邊是 在毛坯的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎立邊緣的沖壓方法 。 車身沖壓件常用翻邊來作為 焊接和裝配面 ，用翻邊來增加零件的 剛度 ，用翻邊使覆蓋件 邊緣光滑、整齊和美觀 。翻邊在車身沖壓中的應(yīng)用很普遍。 按變形的性質(zhì)，翻邊可以分為 伸長類翻邊和壓縮類翻邊 。伸長類翻邊的 切向變形是伸長 變形，翻邊后的板料邊緣輪廓變長；壓縮類翻邊的 切向變形是壓縮 變形，翻邊后的板料邊緣輪廓變短。 當(dāng)翻邊是在毛坯的平面部分上進(jìn)行時(shí)，又稱為 平面翻邊 ；當(dāng)翻邊是在毛坯的曲而部分上進(jìn)行時(shí)，稱為 曲面翻邊 。 二、翻邊 圓孔翻邊 (圖 2— 38)和常見的非圓孔內(nèi)凹曲線翻邊 (圖 2— 39)屬于伸長類翻邊。 圓孔翻邊前的毛坯孔直徑為 d0 (圖 2— 38)， 翻邊 變形區(qū) 是內(nèi)徑為 d0 、 外徑為 D的 環(huán)形部分 。翻邊過程中，變形區(qū)的內(nèi)徑在凸模作用下不斷增大，直到等于凸模直徑 dp時(shí)，翻邊結(jié)束，形成豎直的邊緣。翻邊過程中， 變形區(qū) 受切向拉應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力 ——兩向拉應(yīng)力 作用。切向拉應(yīng)力是最大主應(yīng)力；徑向拉應(yīng)力值較小，它是由于毛坯與模具之間的摩擦而產(chǎn)生的。 內(nèi)孔邊緣 處于 單向應(yīng)力狀態(tài) ，它受到的 切向拉應(yīng)力最大 ，產(chǎn)生的 變形也最大 ，是翻邊破裂的危險(xiǎn)部位 。 圓孔翻邊的 變形程度 用 翻邊系數(shù) K來表示： K= d0 / D (2— 27) 內(nèi)孔翻邊 圖 238 式中： d0—— 翻邊前孔的直徑， mm； D—— 翻邊后孔的直徑，若考慮板厚，可取板厚中線處 的直徑， mm。 翻邊系數(shù) K值越大，變形程度越?。?K值越小，變形程度越大。 翻邊孔不致破裂所能達(dá)到的最小翻邊系數(shù) 稱為 極限翻邊系數(shù) 。極限翻邊系數(shù)與許多因素有關(guān)： 材料的塑性 越好，極限翻邊系數(shù)越小；材料的 相對(duì)厚度 越大 (即 d。／ t 越小 )，極限翻邊系數(shù)越??； 凸模工作邊緣的 圓角半徑 越大，極限翻邊系數(shù)越??；毛坯 孔邊緣表面質(zhì)量 高，無撕裂、毛刺、硬化等現(xiàn)象時(shí)，極限翻邊系數(shù)較小。低碳鋼的極限圓孔翻邊系數(shù)可按表 2— 15選取。 非圓孔的翻邊線是曲率變化的曲線 (圖 2— 39)．在變形區(qū)內(nèi)，翻邊線的曲率半徑越大，切向拉應(yīng)力和切向伸長變形都越小。在直線上則僅在凹模圓角處產(chǎn)生彎曲變形，沒有切向伸長變形。但由于曲線部分和直線部分是一個(gè)整體，曲線部分上的翻邊變形在一定程度上擴(kuò)展到直線部分，使直線部分也產(chǎn)生一定的切向伸長，從而曲線部分的切向伸長變形程度得以減輕。因此，非圓孔的 表 215 極限翻邊系數(shù) K， 比圓孔的 K小一些，其值可按下式近似計(jì)算 : (228) 式中 : K—— 圓孔的極限翻邊系數(shù)； α—— 曲線部分的中心角，度。 當(dāng) α大于 180 0時(shí)，直線部分的影響已很不明顯 ，此時(shí)應(yīng)按圓孔翻邊來確定極限翻邊系數(shù)。 圓孔翻邊的毛坯孔徑 d0 (圖 2— 40)可按彎曲變形長度展開的方法做近似的計(jì)算，計(jì)算公式 : (2— 29) 式中符號(hào)的意義如圖 240中所示 。 01 8 0?KK ??)(20 trHDd ????圖 239 圖 240 外緣翻邊有伸長類翻邊，也有壓縮類翻邊 。如圖 2— 41所示的沿內(nèi)凹曲線的平面翻邊和如圖 2— 42所示的曲面翻邊是伸長類翻邊；如圖 2— 43所示的沿外凸曲線的平面翻邊和如圖 244所示的曲面翻邊是壓縮類翻邊。 伸長類外緣翻邊變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)與變形特點(diǎn)與圓孔翻邊是相同的 ，但與圓孔翻邊的不同之處是外緣翻邊的 應(yīng)力和變形沿翻邊線的分布是不均勻 的。在翻邊曲線的中間部分切向拉應(yīng)力和切向伸長變形最大，而在曲線兩端的邊緣上切向拉應(yīng)力和切向伸長變形都為零。切向伸長變形對(duì)毛坯在翻邊高度上變形的影響，使翻邊后的豎邊高度中間小，兩端大，而且豎邊的端線不垂直，向內(nèi)傾斜成一定角度，為了得到平齊一致的翻邊高度，應(yīng)對(duì)毛坯兩端的輪廓線做必要的修正，采用如圖 2— 45中虛線所示的形狀。修正量視 r／ R和 α的大小而定。若翻邊高度不大，翻邊曲線曲率半徑很大，也可以不修正。 外緣翻邊 圖 241 圖 242 圖 243 圖 244 圖 245 壓縮類翻邊 過程中，在毛坯變形區(qū)內(nèi)除了靠近豎邊根部圓角半徑附近的部分產(chǎn)生彎曲變形外，其豎邊部分受到 切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力 的作用，產(chǎn)生切向壓縮和徑向伸長變形，而且是以受切向壓應(yīng)力和產(chǎn)生切向壓縮變形為主。實(shí)質(zhì)上， 壓縮類翻邊的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)與拉深是相同的 。壓縮類翻邊可看作是沿不封閉曲線進(jìn)行的非軸對(duì)稱的拉深變形。其極限變形程度主要受變形區(qū)毛坯失穩(wěn)起皺的限制。 壓縮類外緣翻邊變形區(qū)的切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力沿翻邊線的 分布是不均勻 的，在 曲率半徑越小的部位或是越靠近曲線中間位置的部位，切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力都越大 ，而在 翻邊線的兩端則最小 。如果采用等寬的毛坯翻邊邊緣，翻邊后會(huì)形成中間高兩端低的豎邊，兩端的豎邊邊緣線向外傾斜。這個(gè)情形正好與伸長類外緣翻邊相反。為了得到豎邊高度平齊而兩端邊緣垂直的零件，需要按如圖 2— 46中虛線所示形狀對(duì)毛坯做必要的修正。 曲面翻邊 時(shí)，必須使凸模和壓料面的幾何形狀與毛坯的曲面形狀相同 (圖 2— 47)，而凹模的形狀則應(yīng)根據(jù)翻邊變形的規(guī)律來確定。 圖 246 圖 247 伸長類翻邊時(shí)，將凹模工作部分做成不同高度或斜度的斜面(圖 2— 47)，或者把凹模做成如圖 2— 48所示的形狀，使翻邊首先從毛坯的兩端開始，隨著凸模的下降，變形逐漸擴(kuò)展到毛坯的中間部分。這樣可以把材料向毛坯中間部分集中，防止開裂。 壓縮類翻邊時(shí)，將凹模做成圖 2— 49所示的形狀，使翻邊首先從毛坯的中間部分開始，隨著沖壓的進(jìn)行，切向壓縮逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展，這就把中間堆積的材料向兩側(cè)轉(zhuǎn)移，從而減少了起皺的可能性。 圖 248 圖 249 一、壓力機(jī)的類型 壓力機(jī)的分類 沖壓設(shè)備的種類很多，其中使用最普遍的是壓力機(jī)。壓力機(jī)可按下列方法進(jìn)行分類： 1 )按 動(dòng)力傳遞 的形式可分為 機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī) 。 2 )按 床身型式 可分為 開式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī) (圖 2— 50)。 對(duì)于開式壓力機(jī)，操作者可以從 三個(gè)方向 接近工作臺(tái)，操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，但是床身剛度小，易變形，對(duì)沖壓件的精度和模具的壽命有影響。因此，開式壓力機(jī)多為小型壓力機(jī)。還有一種開式可傾壓力機(jī)，床身可以傾斜，便于使工件自動(dòng)滑下去落入料箱。 2— 7 沖壓設(shè)備 對(duì)于閉式壓力機(jī)，操作者只能從前后 兩個(gè)方向 接近工作臺(tái)，床身的強(qiáng)度和剛度好，多為大、中型壓力機(jī)。 3 )按曲柄壓力機(jī)的 曲軸支承形式 可分為 單柱式壓力機(jī)和雙柱式 壓力機(jī) (圖 2— 51) 單柱式的曲軸僅在曲柄的一側(cè)有支承座；雙柱式的曲軸在曲柄的兩側(cè)都有支承座。顯然雙柱式的精度較高。 4)按曲柄壓力機(jī)的 連桿數(shù)目 可分為 單點(diǎn)壓力機(jī)、雙點(diǎn)壓力機(jī)、和四點(diǎn)壓力機(jī) 。 單點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由一個(gè)連桿帶動(dòng)，通常是工作臺(tái)面較小的壓力機(jī)。雙點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由兩個(gè)連桿帶動(dòng) (圖 2— 52)，有兩曲軸轉(zhuǎn)向相同和相反的兩種傳動(dòng)形式。兩個(gè)曲軸轉(zhuǎn)向相反可使兩個(gè)連桿的水平作用力互相抵消，有利于滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。雙點(diǎn)壓力機(jī)的工作臺(tái)面在左右方向上較寬。四點(diǎn)壓力機(jī)的滑塊由 4個(gè)連桿帶動(dòng)，它的工作臺(tái)面在前后、左右方向上都較大。 圖 250 圖 251 圖 252 5 )按壓力機(jī)的 公稱壓力 可分為 小型壓力機(jī)、中型壓力機(jī)和大型壓力機(jī) 。 公稱壓力在 lOOt以下的是小型壓力機(jī)；在 100~300t的是中型壓力機(jī)；在 300t以上的大型壓力機(jī)。 6 )按 滑塊數(shù)目 可分為 單動(dòng)壓力機(jī)、雙動(dòng)壓力機(jī)和三動(dòng)壓力機(jī) 。 單動(dòng)壓力機(jī)有一個(gè)滑塊，用于沖壓一般的沖壓件。雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，其中一個(gè)用于拉深時(shí)壓料用，專門用于拉深大型復(fù)雜的制件。 壓力機(jī)的 技術(shù)參數(shù) 與沖壓工藝有關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有： 1 )公稱壓力 Pg ： 160/200/250/315/400/500/630/800/1000/ 1250/1600/2022/2500/3150/4000t等 壓力機(jī)的公稱壓力是指滑塊在離下死點(diǎn)某一特定距離 (稱為公稱壓力行程 Sp )或曲柄轉(zhuǎn)到某一特定角度位置 (稱為公稱壓力角αp )時(shí)，滑塊所允許的最大作用力。公稱壓力按噸計(jì)量。 2 )滑塊行程 S ： 250/315/400/500/630mm等 滑塊行程是指從滑塊上死點(diǎn)至滑塊下死點(diǎn)的距離。它等于曲柄半徑的兩倍。 3)滑塊行程次數(shù) n ： 20/16/12/10/8等 滑塊行程次數(shù)是指壓力機(jī)在空載時(shí)，每分鐘內(nèi)滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)、又回到上死點(diǎn)的連續(xù)運(yùn)行次數(shù)。 4 )最大閉合高度 Hmax 和 最小閉合高度 Hmin 把滑塊調(diào)整至最上位置，且滑塊位于下死 點(diǎn)時(shí)，滑塊下平面至工作臺(tái)上平面的距離就是最大閉合高度 Hmax。 而把滑塊調(diào)整至最下位置且位于下死點(diǎn)時(shí)的滑塊下平面至工作臺(tái)上平面的距離則是最小閉合高度 Hmin 。 5 )閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH 閉合高度從最大到最小可以調(diào)節(jié)的范圍就是閉合高度調(diào)節(jié)量。 除上述參數(shù)外， 滑塊導(dǎo)軌間距、工作臺(tái)面尺寸、滑塊底面尺寸 等，也都是壓力機(jī)使用性能的基本參數(shù)。它們對(duì)能夠沖壓的制件形狀和尺寸、模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的操作與調(diào)整都有直接的關(guān)系。 大多數(shù)沖壓用機(jī)械壓力機(jī) 都采用由 曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊的傳動(dòng)形式，稱為曲柄壓力機(jī) 。曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2— 53所示。下面介紹壓力機(jī)的一些主要部件及其作用。 飛輪 壓力機(jī)工作時(shí)是 間歇作功 。在滑塊往返 一周的行程中，實(shí)際沖壓作功只占很小一段行程。在滑塊不運(yùn)動(dòng)時(shí)或在壓力機(jī)不作功的滑塊行程中，用飛輪把電動(dòng)機(jī)供給的 能量儲(chǔ)存 起來，沖壓作功時(shí)主要靠飛輪提供能量。飛輪儲(chǔ)存能量時(shí)轉(zhuǎn)速升高， 釋放能量時(shí)轉(zhuǎn)速降低。采用飛輪，就 可以采用功率較小的電動(dòng)機(jī) 。 離合器和制動(dòng)器 離合器和制動(dòng)器的作用是在 飛輪不停止旋轉(zhuǎn) 的情況下， 開動(dòng)或停止壓力機(jī)滑塊 。當(dāng)滑塊需要開動(dòng)時(shí)，通過控制系統(tǒng)使制動(dòng)器松開，離合器結(jié)合。當(dāng)需要滑塊停止時(shí)，通過控制系統(tǒng)使離合器脫開，制動(dòng)器制動(dòng)，將飛輪以后的運(yùn)動(dòng)件制動(dòng)住。 二、曲柄壓力機(jī) 圖 253 常用的離合器可分成 剛性離合器和摩擦離合器 兩大類。小型壓力機(jī)一般采用剛性離合器，而大、中型壓力機(jī)一般采用摩擦離合器