《钢桶制造技术》

杨文亮 辛巧娟 编著

 

第十章 桶身胀形工艺

近年来，胀形工艺在钢桶生产中应用日益广泛，主要应用于桶身的成形，如波纹、环筋的胀形，方桶桶身的胀形，方便桶、锥形桶桶身的胀形等。

液压传动技术的发展，也为桶身胀形技术的进步提供了有利条件，现代钢桶制造设备多采用液压传动方式，不仅使机构缩小，控制及操作方便，而且加工精度及效率都较高，是制桶机械的划时代进步。

 

第一节 桶身胀形原理及类型

一、桶身胀形的类型
胀形技术应用很广，它不仅能胀形波纹、环筋、胀锥，还可以翻边（参见第九章），能够成形各种桶身形式。如图10-1所示为桶身常见胀形形状，图中d0为毛坯尺寸，d为桶身胀形后的尺寸。

图10-1 常见桶身胀形形状

二、桶身胀形的原理

胀形时毛坯的塑性变形局限于一个固定的变形区范围内，板料不向变形区外转移，也不从外部进入变形区内。如图10-1所示，桶身变形仅限于径向尺寸的变化，轴向不参与变形。胀形变形区内金属处于双向受拉的应力状态，变形区内板料形状的变化主要是由其表面积的局部增大实现的，所以胀形时毛坯厚度的变薄是不可避免的。

由于胀形时板料处于双向受拉的应力状态，在一般情况下，变形区的毛坯不会产生失稳起皱现象，制成的桶身表面光滑，质量好。
胀形时在变形区板料毛坯的截面上只有拉应力的作用，而且在厚度方向上其分布比较均匀（即靠近于毛坯内表面和外表面部位上的拉应力之差较小），所以在受力状态下毛坯的几何形状易于固定，卸载时的复弹很小，容易得到尺寸精度较高的产品。

桶身胀形如图10-2所示。这是采用刚体凸模在冲床上进行胀形的方法。由于芯子2锥面的作用，在冲床滑块向下压分瓣凸模1时，使凸模向外扩张，并使毛坯3产生直径增大的胀形变形。胀形结束后，分瓣凸模1在冲床气垫顶杆4的作用下回复到初始位置，以便取出成品桶件。用图示的刚性模具胀形时，分瓣凸模的数目越多，所得桶件的精度越高。

图10-2刚体分瓣凸模的胀形原理

胀形所需的单位压力，可由变形区内单元微体（图10-3）的平衡条件求出。

图10-3 胀形时的应力

当胀形毛坯两端固定，而且不产生轴向收缩时：

                        （10-1）

当胀形毛坯两端不固定，允许轴向自由收缩时，可近似地取为：

                         （10-2）

式中：p——胀形所需的单位压力；σs——材料的屈服点，胀形的变形程度较大时，其数值应按材料的硬化曲线确定；t——材料的厚度；r，R——胀形毛坯的曲率半径。

根据一般经验，极限变形程度可以近似地用胀形系数K衡量，而且应保证伸长变形最大部位上的胀形系数之值符合下列关系：

     （10-3）

上式中的δ是材料的延伸率。当对胀形件表面要求较高，不允许产生由于过大的塑性变形引起的粗糙表面时，上式中的δ应取为板材拉伸试验中均匀变形阶段的延伸率。

在实际的钢桶生产中，如图10-2所示的在冲床上胀形的方式并不多见，而且只适用于小型桶身等的胀形加工。对于大中型钢桶的桶身胀形，一般是在胀形机上进行的。

 

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