1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库其他金属材料成型技术课程缩口工艺与模具结构介绍主讲教师：吕淑艳缩口是将先拉深好的圆筒形件或管件坯料，通过缩口模具使其口部直径缩小的一种成形工序。它广泛地用于国防工业、机械制造业和日用工业中。若用缩口代替拉深工序加工某些零件，可以减少成形工序。如图1所示的冲件，原来采用拉深工艺需要五道工序，现改用管料缩口工艺后只要三道工序。1、 变形特点图1 缩口与拉深工艺比较a）拉深工艺 b）缩口工艺缩口的变形特点如图2所示，在压力F的作用下，模具工作部分压迫坯料的口部，使变形区的材料基本上处于两向受压的平面应力状态和一向压缩、两向伸长的立体应变状态。在切向压缩主应力的
2、作用下，产生了切向压缩主应变。由此引起的材料转移导致高度和厚度方向的伸长应变和，变形主要是直径因切向受压而缩小，同时高度和厚度有相应的增加。图2 缩口变形应力应变坯料端部直径在缩口前后不宜相差太大，否则切向压应力值过大，易使变形区失稳起皱。在非变形区的筒壁部分由于承受缩口压力，也有可能失稳而弯曲变形，所以防止失稳起皱和弯曲变形时缩口工艺要解决的主要问题。2、 缩口系数缩口变形程度用缩口系数m表示式中 d缩口后直径； D缩口前直径。材料的塑性好、厚度大，模具对筒壁的支承刚性好，极限缩口系数就小。此外，极限缩口系数还与模具工作部分的表面形状和粗糙度、坯料的表面质量、润滑等有关。不同材料和厚度的平均
3、缩口系数、不同支承方式所允许的第一次缩口的极限缩口系数m见书中相关表。缩口模具对缩口件筒壁的支承形式有三种：图3a是无支承形式，此类模具结构简单，但坯料筒壁的稳定性差；图3b是外支承形式，此类模具较前者复杂，对坯料筒壁的支承稳定性好，极限缩口系数可取得小些；图3c为内外支承形式，此类模具最为复杂，对坯料筒壁的支承稳定性最好，极限缩口系数可取得更小。图3 不同支撑方式的缩口缩口工件的d/D值大于极限缩口系数时，则一次缩口即成；当d/D值小于极限缩口系数时，则需多次缩口，每次缩口工序后最好进行中间退火。首次缩口系数，以后各次缩口系数。缩口次数为3、 坯料尺寸计算缩口坯料尺寸主要是指缩口前坯料的高度
4、，一般根据变形前后体积不变的原则计算，各种形状工件缩口前高度的计算公式件书中表。缩口后径口部的厚度略为变厚，一般可忽略不计，精确时按下式计算式中 各次缩口后材料的厚度； 各次缩口后颈部直径； 缩口前材料的厚度； 缩口前口部的直径。4、 缩口模缩口模工作部分的尺寸根据缩口部分尺寸来确定，并应考虑缩口件产生的比缩口模实际尺寸大0.5%0.8的弹性恢复量，以减少试冲后模具的修正量。缩口凹模的半锥角对缩口成形很重要，小些对缩口变形有利，一般半锥角<45°，最好半锥角<30°。当半锥角值合理时，极限缩口系数可比平均缩口系数小10%15%。图4为无支承衬套缩口模，适用于管子
5、高度不大、带底零件的锥形缩口。图5为倒挤式缩口模。此模通用性好，更换不同尺寸的凹模6和导正圈5以及凸模3，就可进行不同孔径的缩口。导正圈主要起导向和定位作用，同时起一定的外支承筒壁的作用。凸模加工成台阶形式，下部小直径恰好深人坯料内孔起定位导向及内支承作用。冲压时凸模大台阶对坯料加压，使之进人凹模6而压缩成形。凹模6内孔的表面粗糙度要小，以防刮伤零件表面，此模适用于较长零件的缩口。图6为气瓶缩口模。缩口前先采用拉深工艺制成圆筒形件，再进行缩口成形，缩口模采用外支承式一次缩口成形。模具使用标准下弹顶器，采用后侧导柱模架，导柱、导套加长。图6 气瓶缩口模1-顶杆 2-下模座 3、14-螺钉 4、11-销钉 5-下固定板 6-垫板 7-外支撑套8-缩口凹模 9-顶出器 10-上模座 12-打料杆 13-模柄 15-导柱 16-导