薄壁封頭的沖壓成形原理

薄壁封頭沖壓成形屬于復(fù)雜曲面零件的深拉伸成形范疇。與筒行件相比，封頭沖壓成形機(jī)理更加復(fù)雜，在成形過(guò)程中，不僅法蘭部分的毛坯是變形區(qū)，而且毛坯中部也是變形區(qū)，尤其中部處于懸空狀態(tài)的毛坯，由于不受模具的直接作用，其變形狀態(tài)和趨勢(shì)只能通過(guò)其他途徑來(lái)控制，是薄壁封頭成形中的難點(diǎn)。能否有效控制懸空部分毛坯正確成形是整個(gè)工藝的關(guān)鍵。

薄壁封頭的拉深是金屬平板被拉深成封頭形狀的過(guò)程，封頭沖壓成形工藝原理圖 在成形過(guò)程中，中部毛坯徑向始終處于拉應(yīng)力的作用下，而維向應(yīng)力在凸模頂點(diǎn)附件為拉應(yīng)力狀態(tài)，其大小隨半徑的加大而減小，在超過(guò)一定半徑后變?yōu)閴簯?yīng)力。 應(yīng)力分界圓外的毛坯在成形過(guò)程中處于一向受拉和另一向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，與筒形件拉深時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)相同，其變形機(jī)理屬于拉深變形，稱之為曲面零件的第一成形原理。在應(yīng)力分界圓內(nèi)，板料在成形過(guò)程中處于雙向拉應(yīng)力的狀態(tài)，板料在此應(yīng)力狀態(tài)下，產(chǎn)生厚度變薄的脹形，稱之為曲面零件的第二成形機(jī)理。凸模形狀不同，則成形后依靠的拉深機(jī)理和脹形機(jī)理各自形成部分所占比例不同。

  薄壁封頭的沖壓技術(shù)要點(diǎn)

1）凹模圓角半徑的確定 一般來(lái)說(shuō)，圓角 R 盡可能取大些，大的 R 可以降低極限拉深系數(shù)，減少?zèng)_壓時(shí)摩擦阻力、提高材料的流動(dòng)性，從而提高橢球體表面質(zhì)量，但是 R 過(guò)大時(shí)會(huì)削弱壓邊圈的作用，引起起皺和鼓包現(xiàn)象；R 過(guò)小時(shí)使材料流動(dòng)性降低，使封頭表面質(zhì)量降低甚至產(chǎn)生龜裂形成裂紋源，導(dǎo)致封頭被拉裂，還會(huì)降低模具的使用壽命，因此圓角 R 的大小要適當(dāng)。

2）模具間隙的確定 一般來(lái)說(shuō)，間隙過(guò)小會(huì)增大沖壓時(shí)摩擦阻力、降低材料的流動(dòng)性，降低工件表面質(zhì)量、使工件拉伸后變得更薄，甚至產(chǎn)生龜裂形成裂紋源，導(dǎo)致封頭表面拉裂，降低模具使用壽命；間隙過(guò)大沖壓時(shí)摩擦阻力會(huì)減小、材料的流動(dòng)性增大，引起皺褶和鼓包現(xiàn)象，因此模具間隙大小要適當(dāng)。

3）拉深次數(shù)的確定 拉深次數(shù)和拉深量是沖壓工藝編制中的關(guān)鍵點(diǎn)之一，直接關(guān)系到拉深件的質(zhì)量和拉深工作的經(jīng)濟(jì)性。拉深次數(shù)決定于每次拉深時(shí)允許的極限變形程度，拉伸系數(shù)是衡量拉深變形程度的一個(gè)重要的工藝參數(shù)。

4）沖壓板料尺寸的確定 沖壓板料毛坯尺寸過(guò)大將導(dǎo)致封頭沖壓過(guò)程中主缸壓力增大，封頭直線段部位減薄嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生龜裂成為裂紋源，誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生；沖壓板料毛坯尺寸過(guò)小導(dǎo)致所需壓邊力過(guò)大，當(dāng)設(shè)備壓邊力不夠大時(shí)沖壓過(guò)程中板料流動(dòng)過(guò)快就會(huì)引起鼓包、起皺的產(chǎn)生。

薄壁封頭沖壓過(guò)程中易出現(xiàn)的缺陷及解決方法 薄壁封頭沖壓成形是一種典型坯料塑性加工工藝，整個(gè)坯料在成形過(guò)程中發(fā)生劇烈的金屬塑性流變，各部分應(yīng)力、應(yīng)變和金屬流動(dòng)狀態(tài)極為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確定量控制，易形成如周邊起皺、起包、橢圓變形及直邊處縱向裂紋等缺陷。