> > 第5章 其它成形工艺与模具设计> 5.2　胀形
　　 图5.2.1是胀形时坯料的变形情况，图中涂黑部分表示坯料的变形区。当坯料外径与成形直径的比值Ｄ/ｄ＞３时，ｄ与Ｄ之间环形部分金属发生切向收缩所必需的径向拉应力很大，属于变形的强区，以致于环形部分金属根本不可能向凹模内流动。其成形完全依赖于直径为ｄ的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。很显然，胀形变形区内金属处于切向和径向两向受拉的应力状态，其成形极限将受到拉裂的限制。材料的塑性愈好，硬化指数ｎ值愈大，可能达到的极限变形程度就愈大。
　　由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，变形区的材料不会产生失稳起皱现象，因此成形后零件的表面光滑，质量好。同时，由于变形区材料截面上拉应力沿厚度方向的分布比较均匀，所以卸载时的弹复很小，容易得到尺寸精度较高的零件。
图5.2.1 胀形变形区
　　起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。图5.2.2 是起伏成形的一些例子。经过起伏成形后的冲压件，由于零件惯性矩的改变和材料加工硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度。
    
图5.2.2 起伏成形
　　加强筋的形式和尺寸可参考表5.2.1．当在坯料边缘局部胀形时（图5.2.2 ｂ、图5.2.2ｄ），由于边缘材料要收缩，因此应预先留出切边余量，成形再切除。
　　该成形方法的极限变形程度通常有两种确定方法，即试验法和计算法。起伏成形的极限变形程度，主要受到材料的性能、零件的几何形状、模具结构、胀形的方法以及润滑等因素的影响。特别是复杂形状的零件，应力应变的分布比较复杂，其危险部位和极限变形程度，一般通过试验的方法确定。对于比较简单的起伏成形零件，则可以按下式近似地确定其极限变形程
度：
    
    
　　如果零件要求的加强筋超过极限变形程度时，可以采用图5.2.4所示的方法，第一道工序用大直径的球形凸模胀形，达到在较大范围内聚料和均匀变形的目的，用第二道工序成形得到零件所要求的尺寸。
图5.2.3 起伏成形前后材料的长度 图5.2.4 深度较大的局部胀形法
    
　　空心坯料的胀形俗称凸肚，它是使材料沿径向拉伸，将空心工序件或管状坯料向外扩张，胀出所需的凸起曲面，如壶嘴、皮带轮、波纹管等。
　1. 胀形方法
　　胀形方法一般分为刚性模具胀形和软模胀形两种。
　　图5.2.5 为刚性模具胀形，利用锥形芯块将分瓣凸模顶开，使工序件胀出所需的形状。分瓣凸模的数目越多，工件的精度越好。这种胀形方法的缺点是很难得到精度较高的正确旋转
体，变形的均匀程度差，模具结构复杂。
　　图5.2.6 是柔性模胀形，其原理是利用橡胶（或聚氨酯）、液体、气体或钢丸等代替刚性凸模。软模胀形时材料的变形比较均匀，容易保证零件的精度，便于成形复杂的空心零件，所以在生产中广泛采用。图5.2.6ａ是橡皮胀形，图5.2.6ｂ是液压胀形的一种，胀形前要先在预先拉深成的工序件内灌注液体，上模下行时侧楔使分块凹模合拢，然后在凸模的压力下将工序件胀形成所需的零件。由于工序件经过多次拉深工序，伴随有冷作硬化现象，故在胀形前应该进行退火，以恢复金属的塑性。

1－凹模　２－分瓣凸模　3－拉簧　4－锥形芯块

图5.2.5 用刚性凸模的胀形

1－凸模　2－分块凹模　3－橡胶　4－侧楔　5－液体

图5.2.6 用软凸模的胀形
　
　　图5.2.7 是采用轴向压缩和高压液体联合作用的胀形方法。首先将管坯置于下模，然后将上模压下，再使两端的轴头压紧管坯端部，继而由轴头中心孔通入高压液体，在高压液体和轴向压缩力的共同作用下胀形而获得所需的零件。用这种方法加工高压管接头、自行车的管接头和其它零件效果很好。


1－上模　2－轴头　3－下模　4－管坯
图5.2.7 加轴向压缩的液体胀形 图5.2.8 胀形前后尺寸的变化

　2. 胀形的变形程度
 
　　由于坯料的变形程度受到材料的伸长率限制，所以只要知道材料的伸长率便可以按上式求出相应的极限胀形系数。表5.2.2和表5.2.3是一些材料的胀形系数，可供参考。
　3. 胀形的坯料尺寸计算（图5.2.8）