摘要：介紹了一種利用筒形毛坯壓縮失穩(wěn)變形成形筒壁內凹回轉體零件的新方法。實踐證明，該方法所使用的模具結構簡單、動作可靠、造價低，可以取得滿意的成形效果。
一、引言
在金屬板料塑性變形過程中，壓縮失穩(wěn)意味著該材料的內應力在板厚方向上已達到變形極限，繼續(xù)施力，材料將不能維持穩(wěn)定變形而產生彎曲或起皺，最終導致變形失敗。但對某些筒壁內凹的回轉體零件，則可通過控制筒形毛坯直壁部分壓縮失穩(wěn)進行成形。此類零件如用斜楔推動滑動式分瓣凹模成形，則模具結構復雜，成本較高。本文介紹了一種使用固定式簡單模具成形筒壁內凹回轉體零件的工藝方法。
二、工序及中間毛坯形狀尺寸的確定
汽車前制動室活塞為一筒壁內凹回轉體零件，其形狀和尺寸如圖 1 所示，材料 10 號鋼，厚度 3mm 。工作時該件凸緣與筒壁連接的內凹圓角 R3 處套裝橡膠密封圈，與其配偶件制動室缸體內壁相對運動以實現汽車制動功能。零件形狀和尺寸要求不甚嚴格。
圖 1 活塞零件圖
經分析該件成形工序安排如下：落料、拉深——成形——切邊。
由于零件材料較厚，且形狀復雜，取單邊修邊余量δ＝ 2.5mm 。落料尺寸由久里金法則按等面積法計算為φ 125mm 。
拉深工序半成品 ( 如圖 2 所示 ) 形狀和尺寸的確定應為下一步成形工序的變形創(chuàng)造有利的條件。其中凸緣直徑可直接拉深到工件切邊前尺寸，使成形時不再參與變形；筒壁內徑稍大于工件內徑φ 64 ，便于中間毛坯在成形下模上的定位和安裝；筒壁高度稍低于工件高度；在保證拉深工藝順利進行的前提下，凸緣圓角半徑取最小值 R6.5 。成形毛坯的底部設計為球形，這是因為是球殼具有良好的剛性和穩(wěn)定性，當成形上模壓入球殼后，該部分材料可對受壓的筒壁施以向外輻射的徑向力，有利于筒壁受壓先行失穩(wěn)，從而成形筒壁各部分尺寸；再則球殼可為成形工序筒底的反拉深提供材料儲備，使筒壁和凸緣的材料不必再向里流入進行補充。
圖 2 成形毛坯的形狀和尺寸
三、零件成形過程
零件變形過程和模具主要工作部分如圖 3 所示。
圖 3 成形過程
1. 上凹模 2. 上凸凹模 3. 下凸模 4. 下凸凹模
(1) 由成形下凸凹模 4 外徑定位，安裝中間毛坯 ( 圖 3a) 。
(2) 上模下行，上凸凹模 2 首先壓入球頂，球殼高度減小，曲率半徑增大，材料均勻地向外輻射轉移，使筒壁上端向外膨出，此時承壓的筒壁因受向外的徑向力先行失穩(wěn)彎曲 ( 圖 3b) 。
(3) 上模繼續(xù)下行，當毛坯側壁逐漸接觸上凹模 1 的內壁時，由于上凹模內壁及毛坯凸緣的阻礙作用，接觸點以下筒壁材料不再向外流動，上凸凹模 2 以外的材料產生回流，以滿足下凸模 3 與上凸凹模 2 反拉深成形的需要 ( 圖 3c) 。
(4) 隨著上模下行，上模與下模壓靠，底部正、反拉深結束，完成零件上下平面的整形 ( 圖 3d) 。
四、結論
利用筒形毛坯壓縮失穩(wěn)變形的方法成形筒壁內凹的回轉體零件是一種簡便可行的先進工藝方法，所使用的模具結構簡單，壽命長，制造維修方便。
