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模块五 成形工艺与成形模
在冲压生产中，除冲裁、弯曲、拉深等工序外，还有一些工序，包括胀形、翻边、缩口、矫形、旋压等，通常称为成形工序。成形工序是指用各种局部变形的方法来改变坯料或工序件形状的加工方法，他们常和其他冲压工序组合在一起，加工某些复杂形状的零件。如图1所示的自行车中接头，其主要加工工序有切管、胀形、制孔、圆孔翻边等，而胀形和圆孔翻边是成形该零件的关键工序。本章主要介绍几种典型成形工序的特点、应用、工艺计算及模具结构。

学习项目一 胀形
冲压生产中，一般将空心件或管状件沿径向向外扩张的成形工序称为胀形，这种成形工序和平板坯料的局部凸起变形，在变形性质上基本相同，因此，可以把在坯料的平面或曲面上使之凸起或凹进的成形统称为胀形，如图2所示为各种胀形件。
图1 自行车接头 图2 各种胀形件
一、变形特点
用图3所示的球形凸模对平板坯料进行胀形可说明胀形的基本特点。由于坯料被有压料筋的压边圈压住，变形区限制在凹模口以内。在凸模的作用下，变形区大部分材料受双向拉应力作用而变形，其厚度变薄、表面积增大，形成一个凸起。在一般情况下，胀形变形区内金属不会产生失稳起皱，表面光滑、质量好。由于坯料的厚度相对于坯料的外形尺寸极小，胀形时双向拉应力在板厚方向上的变化很小，从坯料的内表面到外表面分布较均匀，因此当胀形力去除后，零件内、外回弹方向一致，这样回弹就小，零件形状容易保持，精度也容易保证。
由于胀形属于伸长类变形，其成形极限受到拉裂的限制。材料的塑性越好，硬化指数n值越大，可能达到的极限变形程度越大。此外，模具结构、零件形状、润滑条件及材料厚度等均影响胀形区金属的变形。因此凡是能使变形均匀、降低危险部位拉应变值的各种因素，均有利于提高极限变形程度。
图3胀形变形特点
1-凸模 2-压料筋 3-压边圈
4-坯料 5-凹模
二、起伏成形
平板坯料在模具的作用下，产生局部凸起的冲压方法称为起伏成形。起伏成形主要用于增加零件的刚度和强度，如压加强筋、压加强窝，也可按零件要求压凸包、压字、压花纹等。图4所示是起伏成形的一些例子，起伏成形常采用金属冲模。
图4 起伏成形举例
1. 压加强筋
由于压筋后零件惯性矩的改变和材料加工后的硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度，压加强筋的工艺在生产中应用广泛。
在平板坯料上压加强筋，变形区材料主要承受拉应力，对塑性差的材料或变形过大时，则可能产生裂纹。
对于形状较复杂的加强筋，成形时的应力应变情况比较复杂，其危险部位和极限变形程度，一般可通过试验的方法确定。
对于一般的压有形状比较简单的加强筋的零件（如图5所示），按下式近似地确定其极限变形程度
图5 起伏成形前后材料的长度

式中 —分别为起伏成形前后的材料长度。
—材料的伸长率。
系数0.7~0.75视筋的形状而定，弧形筋取大值，梯形筋取小值。
如果计算结果符合上述条件，则可一次成形。否则，应先压制弧形过渡形状，然后再压出零件所需形状。
当加强筋与边缘距离小于(3~3.5) 时，由于在成形过程中，边缘材料要向内收缩，成形后需增加切边工序，因此预先应留切边余量。
冲压加强筋的变形力按下式计算

式中 F—变形力（N）；
K—系数，K=0.7~1（加强筋形状窄而深时取大值，宽而浅时取小值）；
L—加强筋的周长（mm）；
—材料厚度（mm）；
—材料的抗拉强度（MPa）。
2. 压凸包
压凸包时，有效坯料直径与凸模直径的比值应大于4。此时坯料外区是相对的强区，不会向里收缩。变形也属于局部胀形，否则便成为拉深。
冲压凸包的高度因受材料塑性的限制不能太大，平板坯料压凸包时的许用成形高度可由书中表查得。凸包成形高度还与凸模形状与润滑有关，球形凸模较平底凸模成形高度大，润滑条件挤好时成形高度较大，
如果零件凸包高度超出表所列极限值，则可采用图6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，用第二道工序最后成形得到所要求的尺寸。
三、空心坯料的胀形
空心坯料胀形是迫使材料沿径向伸展，胀出所需的凸起曲面，可用于制造许多形状较为复杂的零件，如壶嘴、带轮、波纹管、各种接头等。图7是自行车中接头胀形的示意图。
图6 深度较大的局部胀形法 图7 自行车中接头的胀形
a)预成型 b)最后成形
1. 胀形方法
图9 软模胀形
1-凹模 2-零件 3-橡胶凸模
4-下凹模 5-软垫块
图8 用刚性凸模的胀形
1-凹模 2-分瓣凸模 3-拉簧
4-锥形芯块 5-零件
空心坯料胀形根据模具的不同分成两类：一类是刚性凸模胀形，如图8所示，利用锥形芯块将分块凸模向四周顶开，使坯料形成所需的形状，分块凸模数多有助于提高零件精度。但模具结构复杂，成本较高，且难以得到精度较高的旋转体零件；另一类是软模胀形，其原理是利用橡胶、液体、气体或钢丸等代替刚性凸模。橡胶胀形如图9所示，以橡胶作为凸模，在压力作用下使橡胶变形，把坯料沿凹模内壁胀开成所需的形状。橡胶胀形的模具结构简单，坯料变形均匀，能成形复杂形状的零件。近年来广泛采用聚氨脂橡胶胀形，它与一般橡胶相比具有强度高、弹性好、耐油性好和使用寿命长的优点。
图10所示为液压胀形。液压胀形时，凹模内的坯料在高压液体作用下直径胀大，最终贴靠凹模内壁成形。液体胀形可加工大型零件，且液体的传力均匀，零件表面质量好。
图10 液体胀形 图11 加轴向压缩的液体胀形
1-上模 2-轴头 3-下模 4-管坯 5-零件
图11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，继而从两轴头孔内通人高压液体，在高压液体和轴向压缩力的共同作用下胀形而获得所需零件，用这种方法可加工高精度零件。
2. 胀形的变形程度
胀形时，材料切向受拉神，其极限变形程度受最大变形处材料许用伸长率的的限制，生产中常用胀形系数K表示空心坯料变形程度，胀形系数的表达式为

式中 —胀形处最大直径；
D—空心坯料原来的直径。胀形系数K和材料伸长率的关系为
图12 空心坯料胀形尺寸

或
由于坯料的变形程度受到材料伸长率的限制，所以只要知道材料的伸长率便可按上式求出相应的极限胀形系数。如果在对坯料径向加压的同时，也在轴向加压的话，胀形的变形程度可以增大。若对变形部分局部加热，则能显著增大胀形系数，其具体数值详见书中表。
3. 胀形的坯料计算
为便于材料的流动，减少变形区材料的变薄率，在胀形时坯料端头一般不予固定，使其能自由收缩，因此坯料高度要考虑增加一个必缩量并留有切边余量。
由图12可知，坯料的直径为

坯料长度为

式中 —变形区母线长度（mm）；
—坯料切向拉伸的切向伸长率（%）；
b—切边余量，一般取5~15mm；
0.3~0.4为切向伸长伸长而引起的高度减小所需的系数。
4. 胀形力
胀形力的大小与胀形方法、零件的复杂程度等因素有关。在生产中，胀形压力的大小往往通过试压才能准确确定，胀形力的估算可参考有关资料。
5. 胀形模的结构
图13 橡胶胀形模
1-橡胶凸模 2-组合凹模
3-推板 4-定位销
1
2
胀形模的凹模一般采用钢、铸铁、锌基合金、环氧树脂等材料制造，其结构可分为整体式和分块式两大类。整体式凹模必须有足够的强度，因为工作压力都由它承受。受力较大的胀形凹模，可带有铸造加强筋；也可以在凹模外面套上一个或几个加强环箍，凹模和环箍间采用过盈配合，组成预应力组合凹模，这比单纯增加凹模壁厚更有效。
分块式胀形凹模必须根据零件合理选择分模面，分块数应尽量减少。在闭合状态下，分模面应紧密贴合，形成完整的凹模型腔，在对缝处不应有间隙和不平。分模块用整体模套固紧。一般取为宜，太大不易自锁，太小不便于使用。为了防止模块错位，模块之间应有定位销连接，如图13所示。
橡胶胀形凸模的结构尺寸需设计合理。由于橡胶凸模是主要的承力和传力件，所以必须采用具有一定强度、硬度和弹性的橡胶。橡胶凸模一般在封闭状态下工作，其形状和尺寸应根据零件而定，不仅要保证能顺利进人空心坯料，还要有利于压力的合理分布，使零件的各部位都能很好地紧靠凹模腔。为了制作方便，橡胶凸模最好简化成柱形、锥形和环形等简单的几何形状，橡胶凸模的直径应略小于坯料的内径如图14所示。橡胶凸模的直径和高度按下式计算
式中 d—橡胶凸模直径；
D—空心坯料内径；
h1—橡胶凸模高度；
L—空心坯料长度。
考虑橡胶棒受压体积缩小及两端承力面上因摩擦作用，影响局部变形力的发挥，橡胶凸模还应适当增加高度，其总的高度应为

式中 h1—橡胶凸模的高度；
h2—压缩后体积减小的高度；
h3—为提高零件两端变形力而增加的高度。
通常。
图15所示为罩盖胀形模。该模具采用聚氨脂橡胶进行软模胀形，为使零件胀形后便于取出，将凹模分上下两个部分，胀形上、下模间以止口定位，单边间隙为0. 05mm。零件侧壁靠橡胶的胀开成形，底部靠压包凸、凹模成形。当模具闭合时，先由弹簧压紧上、下凹模，然后胀形。

图15 罩盖胀形模
1-下模板 2-螺栓 3-压包凸模 4-压包凹模 5-胀形下模 6-胀形上模
7-橡胶 8-拉杆9-上固定板 10-上模板 11-螺钉 12-模柄
13-弹簧 14-螺母 15-拉杆螺钉 16-导柱 17-导套

学习项目二 翻边
翻边是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘翻成竖立直边的成形方法，图16所示均为翻边后的零件。
利用翻边可以加工各种具有特殊空间形状和良好刚度的立体零件（如汽车门外板、自行车中接头等），还能在冲件上制取与其他零件装配的部位（如铆钉孔、螺纹底孔和轴承座等）。成形大型冲压件时，还可以利用翻边形成强区以免发生破裂或起皱。
翻边是冲压生产中的常用工序之一。根据冲件边缘的形状和应力、应变状态的不同，翻边可以分为内孔翻边和外缘翻边，也可分为伸长类翻边和压缩类翻边等。
图16 圆孔翻边变形区的应力与应变
图16 翻边后的零件
a）b）c）d）-内孔翻边 e）f）-外缘翻边
一、圆孔翻边
1. 圆孔翻边的变形特点与翻边系数
如图17所示，翻边前坯料孔径为d，翻边变形区是内径为d、外径为D的环形部分。当凸模下行时，d不断扩大，凸模下面的材料向侧面转移，最后使平面环形变成竖边。
圆孔翻边时的变形情况同样可以通过观察变形前后网格的变化来进行分析，如图17所示。由图中可见，变形区坐标网格由扇形变成矩形，说明变形区材料沿切向伸长，越靠近孔口伸长越大，接近于线拉伸状态，是三向主应变中最大的主应变。同心圆之间的距离变化不明显，即其径向变形很小，径向尺寸略有减小。竖边的壁厚有所减薄，尤其在孔口处，减薄较为严重。图中所示的应力、应变状态反映了上述分析的这些变形特点。圆孔翻边的主要危险在于孔口边缘被拉裂，破裂的条件取决于变形程度的大小。
圆孔翻边的变形程度以翻边前孔径d与翻边后孔径D的比值K来表示。即
K称为翻边系数。K值越小，则变形程度越大。翻边时孔边不破裂所能达到的最小K值，称为极限翻边系数，以〔K〕或表示，有时简写为K。极限翻边系数与许多因素有关，主要有：
（1） 材料的力学性能：塑性好的零件，极限翻边一系数可以小些。
（2） 孔的边缘状况：翻边前孔边表面质量高（无撕裂，无毛刺）时就有利于翻边成形，极限翻边系数可小些。因此，为了提高变形程度，有时采用先钻子再翻边或整修冲孔边缘后再翻边的工艺。
（3） 翻边的孔径d和材料厚度的比值越小，即相对坯料厚度大时，在断裂前材料的绝对伸长可以大些。因此，较厚材料的极限翻边系数可以小些。
图18 翻边凸模的头部形状
（4） 凸模的形状：球形（抛物线或锥形）凸模（见图18）较平底凸模对翻边有利，因为前者在翻边时，孔边圆滑地逐渐张开，所以极限翻边系数可以小些。
不同材料的极限翻边系数可由书中表查得。
2. 圆孔翻边的工艺计算
图20 预先拉深的翻边
图19 平板坯料翻边尺寸计算
进行翻边工艺计算时，需要根据零件的尺寸D计算出预冲孔直径d，并核算其翻边高度H，如图19所示。当采用平板坯料不能直接翻出所要求的高度H时，则应预先拉深，然后在此拉深件的底部冲孔再进行翻边，如图20所示。有时也可以进行多次翻边。由于翻边时材料主要是切向拉伸，厚度变薄，而径向变形不大，因此，在进行工艺计算时可以根据弯曲件中性层长度不变的原则近似地进行预冲孔径大小的计算，现分别讨论如下。
（1）平板坯料翻边的工艺计算
当在平板坯料上翻边时，其预冲孔的直径d按弯曲展开的原则求出

因为
因此代入上式得

由上式可得到翻边高度H的表达式

或
若将代入上式，则可得到一次翻边可达到的极限高度为

当零件要求高度H>Hmax时，就不能直接由平板坯料翻边成形，这时可以采用加热翻边，多次翻边或先拉深后冲底孔再翻边的方法。采用多次翻边时，应在每两次工序间进行退火。第一次翻边以后的极限翻边系数［K′］可取为

多次翻边所得冲件竖边壁部有较严重的变薄，若对竖边壁部厚度有要求时，则可采用拉深后再冲孔翻边的方法，如图20所示。
（2）先拉深后冲孔在翻边的工艺计算
在拉深件底部冲孔翻边时，应先决定翻边所能达到的最大高度h，然后根据翻边高度h及工件高度H来确定拉深高度。由图20可知，翻边高度h可按板厚中线尺寸计算如下

若以代入上式中的，即可求得极限翻边高度为

其预冲孔直径d应为。
其拉深高度应为。
翻边时，竖边口部变薄现象较为严重，其近似厚度。
二、外缘翻边
1. 变形程度
图22 外缘翻边
平面外缘翻边如图22所示。图22a为外凸的外缘翻边，其变形情况近似于浅拉深，变形区主要为切向受压；在变形过程中，材料容易起皱；图22b为内凹的外缘翻边，其变形特点近似于圆孔翻边，变形区主要为切向拉伸，边缘容易拉裂。
外缘翻边的变形程度可用下式表示，即
外凸的外缘翻边变形程度
内凹的外缘翻边变形程度
外缘翻边的极限变形程度可由书中表查得。
2. 坯料计算
外缘翻边可根据翻边形式来计算，对于外凸的外缘翻边，坯料形状按浅拉深件坯料的计算方法；对于内凹的外缘翻边，坯料形状按一般孔的翻边方法计算。由于外缘翻边是沿不封闭的曲线翻边，坯料变形区内应力、应变的分布是不均匀的，中间变形大，两端变形小。若采用宽度b一致的坯料形状，则翻边后，零件的高度就不是平齐的，竖边的端线也不垂直。为了得到平齐一致的翻边高度，应对坯料的轮廓线做必要的修正，采用如图22中虚线所示的形状，其修正值根据变形程度和a的大小而不同。如果翻边的高度不大，而且翻边沿线的曲率半径很大时，则可不作修正。
三、翻边模
图23是圆孔翻边模，采用倒装结构，使用大圆角圆柱形翻边凸模7，零件预冲孔套在定位销9上定位，压边力由压力机及装于下模座下方的标准弹顶器提供，零件若留在上模，由打料杆推动推件板推下。
翻边模的结构与拉深模相似。凹模圆角对翻边成形影响不大，可按冲件圆角确定。翻边凸模圆角半径一般较大，对于平底凸模一般取，翻边模采用压边圈时，凸模台肩可以不用。为改善翻边时塑性流动条件，可采用抛物形凸模或球形凸模。

图23 翻边模
1-限位钉 2-顶杆 3、16-螺钉 4、13-销钉 5-下模座 6-下固定板 7-凸模 8-托料板
9-定位销 10-凹模 11-上顶出器 12-上模座 14-模柄 15-打料杆 17-导套 18-导柱
图24是四种常用的圆孔翻边凸模形状，其中：图24a可用于冲孔和翻边（竖边内径d<4mm)；图24b适于竖边内径d小于或等于10mm的翻边；图26c适于竖边内径d大于10mm的翻边；图26d可用于任意孔翻边。
翻边凸、凹模间隙为

式中 D—凹模直径；
d—凸模直径。
由于翻边后材料要变薄，所以一般可取单边间隙Z为

图24 圆孔翻边凸模的结构

学习项目三 缩口
图25 缩口与拉深工艺比较
a）拉深工艺 b）缩口工艺
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6-25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。
一、变形特点
缩口的变形特点如图26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26 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。
二、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27a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27b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27c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27 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

三、坯料尺寸计算
缩口坯料尺寸主要是指缩口前坯料的高度，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。
四、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28 无支撑衬套缩口模
1-卸料板 2-缩口凹模 3-定位座
图29 倒挤式缩口模
1-上模座 2-垫板 3-凸模 4-紧固套
5-导正圈 6-凹模 7-凹模套 8-下模座
图28为无支承衬套缩口模，适用于管子高度不大、带底零件的锥形缩口。
图29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30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30 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-导套

学习项目四 校平与整形
校平和整形属于修整性成形工序，大都是在冲裁、弯曲、拉深等冲压工序后进行，主要是为了提高冲件表面的平面度或把冲件的圆角半径及某些形状尺寸修整到符合零件的要求，这类工序关系到产品的质量及其稳定性，因而应用广泛。
这类工序的特点是：
1．变形量很小，通常是在局部地方成形以达到修整的目的，使冲件符合零件图样的要求。
2. 要求校平和整形后，冲件的误差比较小，因而模具的精度要求比较高。
3. 要求压力机的滑块到达下极点时，对冲件要施加校正力，因此，所用设备要有一定的刚性。这类工序最好使用精压机，若用一般的机械压力机，则必须带有保护装置，以防损坏设备。
一、校平
把不平整的冲件放人模具内压平的校形称为校平，主要用于提高冲件的平面度。冲裁件受模具作用呈现出的拱弯，特别以斜刃冲裁和无压料的连续冲裁更为严重，无压料的弯曲件底部也常有拱弯，以及坯料的平面度误差太大时，都需进行校平。
1. 校平变形特点与校平力
校平的变形情况如图31所示，在校平模的作用下，坯料产生反向弯曲变形而被压平，并在压力机的滑快到达下极点时被强制压紧，使材料处于三向压应力状态。校平的工作行程不大，但压力很大。
校平力F用下式概略估算
图31 校平的变形
1-上模 2-冲件 3-下模

式中 p—单位面积上的校平压力（MPa）
A—校平面积（mm2）
2. 平板校平模
图32 平板冲件校平模
a)光面校平 b)齿面校平
图33 平面浮动校平
a)上浮动模 b)下浮动模
平板冲件的校平模分光面校平模和齿面校平模两种。
图32a为光面校平模，模具的压平面是光滑的，因而作用于平板料的有效单位压力较小，对改变材料内部应力状态的效果较弱，卸载后零件有一定的回弹，对于高强度材料的零件效果更差，为使校平不受板厚偏差或压力机滑块运动精度的影响，光面校平模可采用如图33所示的浮动模柄或浮动凹模的结构。光面校平模主要用于平面度要求不高，表面不许有压痕的落料件和软金属（如铝、软黄铜等）制成的小型零件的校平。
图35 平齿校平
图34 尖齿校平
1-方形尖齿 2-菱形尖齿
图32b为齿面校平模，由于齿压人坯料形成许多塑性变形的小网点，有助于彻底地改变材料原有的和应力应变状态，故能减少回弹，因而校平效果好。根据齿形不同，齿面校平又有尖齿和平齿之分。尖齿齿形如图34所示，有方形和菱形两种，工作时上模齿与下模齿应错开，否则校平作用较差，且易使齿尖过早磨平。尖齿压人零件表面的压痕深，零件易粘在模具上，这种模具主要用于平面度要求较高，强度大而硬的材料，表面允许有压痕或板料厚（=3~15mm)的冲件校平。平齿齿形如图35所示，齿尖被削成具有一定面积的平齿顶，因而压人坯料表面的压痕浅，生产中常用此校平模，尤其是薄材料和软金属的冲件校平。当零件表面单面不许有压痕时，可采用一面平板，一面齿板的校平。
3. 校平方式及设备
校平方式有多种，如模具校平、手工校平和在专门设备上校平等。模具校平多在摩擦压力机上进行；厚料校平多在精压机或摩擦压力机上进行；大批量生产中，厚板件还可成叠地在液压机上校平，此时压力稳定并可长时间保持；当校平与拉深、弯曲等工序复合时，可采用曲轴或双动压力机，这时须在模具或设备上安置保险装置，以防材料厚度的波动而损坏设备；对于不大的平板件或带料校正还可采用滚轮碾平。当零件的两个面都不许有压痕或校平面积较大，而对其平面度有较高要求时，可采用加热校平。将成叠的零件用夹具压平，然后整体人炉加热，坯料温度升高使其屈服强度下降，压平时反向弯曲变形引起的内应力也随之下降，从而回弹大为减少，保证了较高的校平精度。
二、整形
整形一般用于拉深、弯曲或其他成形工序之后，用整形的方法可以提高拉深件或弯曲件的尺寸和形状准确度，减小圆角半径。整形模与一般成形模相似，只是工作部分的精度和表面粗糙度要求更高，圆角半径和凸、凹模之间的间隙取得更小。
由于各种冲件的几何形状、精度以及整形内容不同，所用的整形方法也有所不同。
1. 弯曲件整形
弯曲件的整形方法主要有压校和镦校两种。
（1）压校
图36 弯曲件压校
图38 弯曲件的镦校
图37 V形件的布置
图36所示压校中由于材料沿长度方向无约束，整形区的变形特点与该区弯曲时相似，材料内部应力状态的性质变化不大，因而整形效果一般。压校V形件时，应使两个侧面的水平分力大致平衡和压应力分布大致均匀，如图37所示。这对两侧面积对称的弯曲件是容易做到的，否则应注意合理布置弯曲件在模具中的位置。压校U形件时，若单纯整形圆角，应采用两次压校，每次只压一个圆角，才有较好的整形效果。压校特别适用于折弯件和对称弯曲件的整形。
（2）镦校
图38所示镦校前的冲件长度尺寸应稍大于零件的长度，这样变形时长度方向的材料在补人变形区的同时，仍然受到极大的压应力作用而产生微量的压缩变形，从而在本质上改变了材料内原有的应力状态，使之处于三向压应力状态中，厚度上压应力分布也较均匀，因而整形效果好。但此法的应用常受零件形状的限制，对带大孔和宽度不等的弯曲件都不用此法，否则造成孔形和宽度不一致的变形。
2. 拉深件整形
如果拉深件凸缘平面、底面平面、侧壁曲面等未达到具体形状要求，或者对于圆筒形拉深件筒壁与筒底的圆角半径，或筒壁与凸缘的圆角半径,对于矩形件，若壁间的圆角半径，则应进行整形才能达到冲件要求。
图39为拉深件的整形。拉深件上整形的部位不同，所采用的整形方法也不同。
（1）拉深件筒壁整形
图39 拉深件整形
对于直壁拉深件的整形，一般采用负间隙拉深整形法，整形模凸、凹模间隙，整形时直壁稍有变薄。经常把整形工序和最后一道拉深工序相结合，这时拉深系数应取得大些。
（2）拉深件圆角整形
圆角包括凸缘根部和底部的圆角。如果凸缘直径大于筒部直径2~2.5倍时，整形中圆角区及其邻近区两向受拉，厚度变薄，以此实现圆角整形。此时，材料内部产生的拉应力均匀，圆角区变形相当于变形不大的胀形，所以整形效果好且稳定。圆角区材料的伸长量以2%~5%左右为宜，过小，拉应力状态不足且不均匀；过大，又可能发生破裂。若圆角区变形伸长量超过上述值时，整形前冲件的高度稍微大于零件的高度如图39所示，以补充材料的流动不足，防止圆角区胀形过大而破裂。冲件的高度也不能过大，否则因冲件面积大于或等于零件面积，使圆角区不产生胀形变形，整形效果不好。更甚者因材料过剩，在筒壁等非变形区形成较大的压应力，使冲件表面失稳起皱，反使质量恶化。如果凸缘直径小于2~2. 5倍的筒部直径时，整形圆角时凸缘可产生微量收缩，以缓解因圆角变化过大而产生的过分伸长，因而整形前冲件的高度尺寸应等于零件的高度尺寸。
拉深件的凸缘平面和底部的整平，主要是利用模具的矫平作用。当拉深件的筒壁、圆角、凸缘平面和底部同时整形时，应从冲件的高度和表面积上进行控制，使整形各部分都处于相适应的应力状态，否则筒壁和圆角区的几何参数和应力状态稍有变化，都会使凸缘和底部的平面发生翘曲，特别是凸缘平面更为敏感。如果将各部分整形分开，则要增加工序，整形的综合效果不太好，但整平的效果较好。

学习项目五 旋压
将平板坯料或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随同机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使其逐渐变形并紧贴于模具，从而获得所要求的零件，此种成形称为旋压，如图40所示。旋压能加工各种形状复杂的旋转体零件（见图41)，从而可替代这些零件的拉深、翻边、缩口、胀形、弯边等工序。旋压所用的设备和工具都较简单，旋压机还可用车床改装。旋压广泛应用于日用品和铝制品的生产中。随着航空工业和火箭、导弹生产的发展，在普通旋压的基础上又发展了强力旋压。旋压工艺多为手工操作，劳动强度大，质量不够稳定，生产率较低，因而多用于试制和小批量生产中。当采用成形模经济性差和制造周期太长时，也常用旋压的方法。
图41 各种旋压件
图40 旋压成形
1-主轴 2-模具 3-坯料 4-顶块
5-顶尖 6-赶棒或旋轮
一、变形特点
图40为平板坏料旋压成圆筒件的变形过程。顶块4把坯料压紧在模具2上，旋转时赶棒6与坯料3点接触并施加压力，由点到线，由线到面地反复赶碾，使坯料逐步紧贴于模具而成形。坯料在赶棒的作用下，一方面局部产生塑性变形流动；另一方面坯料沿赶棒加压的方向倒伏。前种变形使坯料螺旋式由筒底向外缘发展，致使坯料切向收缩和径向延伸而最终成形。倒伏则易使坯料失稳而产生皱折
和颤动。另外，圆角处坯料容易变薄旋裂。旋压在瞬间是坯料的局部点变形，所以可用较小的力加工成尺寸大的零件。
二、旋压系数
旋压的变形程度以旋压系数表示
式中 d—零件直径，零件为锥形时，d取圆锥的最小直径；
D—坯料直径。
极限旋压系数可由书中表查得。
当旋压的变形程度较大时，应在尺寸不同的模具上多次旋压，且最好以锥形过渡。旋压加工硬化比拉深大，多次旋压时必须中间退火。旋压坯料直径的计算可参照拉深，由于旋压时的材料变薄比拉深大，因此实际上取计算值的93%~95%左右。
三、旋压的基本要点
1)合理的转速：如果转速太低，坯料在赶棒作用下翻腾起伏极不稳定，使旋压工作难以进行。转速太高，则赶棒与材料过多接触而使坯料过度辗薄。合理转速一般是：软钢为400～600r/min；铝为800~1200r/min。坯料直径较大，厚度较薄时可取小值，反之则取较大值。
2)合理加力：赶棒的加力大小凭操作者的经验，加力过大易失稳起皱；赶棒的着力点应逐渐而均匀地转移，以使材料变形均匀。
3)合理的过渡形状：旋压成形的过渡形状（见图40)。首先应从坯料靠近模具底部圆角处开始赶辗，然后由内向外赶成浅锥形，由于锥形件和平板件相比不易起皱，这就为以后逐步过渡到筒形件创造了条件。
4)选择适当的润滑剂以及赶棒或旋轮如图42所示，有助于获得表面质量好的零件。
图42 各种赶棒与旋轮
a) 赶棒 b)旋轮