胀形(stretching)

通过凸模或液压使筒形、锥形或平板坯料产生两向延伸变形并成形为制件的压方法(图1)。筒形或锥形坯料一般由板料滚卷焊接而成。板料胀形时，变形区材料在板平面内承受两向拉伸应力作用，板料表面积加大，板厚被强制变薄。胀形变形量的大小多以成形深度来表示，也可用板料在成形前具有代表性的某一直线段因成形而延伸的长度值(线性增加率)来表示，或用由于成形而出现的坯料表面积增加率(与板厚减少率一致)来表示。胀形用于制件表面积远大于坯料表面积的复杂制件的成形。板料的胀形性能是评价板料冲压成形性能的重要指标之一。液压胀形已成为检验板料冲压成形性能的基本试验方法。(见双向拉伸试验)

液压胀形

在平板坯料下方(图1a)或锥形及筒形坯料内侧(图2)通入液体，利用液体的压力使坯料成形为具有凹模形状制件的胀形方法。液压胀形所需的压力同制件的曲度、坯料的厚度及其力学性能等因素有关。由于成形后的制件一般为双曲度薄壳，所以，压力的数值不仅取决于制件圆周方向的曲度和拉应力，同时还受母线方向曲度和拉应力的影响。但制件在母线方向的曲度一般较小，因此实际运算中，为简化液压压力的计算而将其影响略而不计。

液压胀形时，材料成形的极限情况是变形区某处材料的破裂。材料的极限胀形量取决于胀形时材料的最大许可变形量。液压胀形时材料的变形条件和应力应变状态与单向拉伸不完全相同，因此最大许可变形量不能简单套用单向拉伸试验的数据，最好由液压胀形试验或双向拉伸试验确定。在制订成形工艺时，使胀形变形区的应力应变分布均匀化可提高成形极限。液压胀形时，对坯料筒壁施加轴向压力，胀形处就容易得到材料补充，因而能提高一次成形的极限胀形量。

图2 液压胀形

1-坯料；2-凹模

刚性凸模胀形

凸模有分瓣式和整体式两种。刚性分瓣式凸模胀形(图1b)是利用机械传动，使各个刚性分瓣模沿坯料的径向移动，强制坯料膨胀以成形为凹模形状制件的胀形方法。与液压胀形不同，刚性分瓣式凸模胀形时凸模和坯料间存在较大的摩擦力，使得变形时材料内的应力应变分布不均，从而降低胀形时的极限变形量。摩擦力对应力应变分布不均的影响，除了与摩擦系数的大小有关外，主要决定于坯料和模具接触包角的大小，即凸模的分瓣数量。实际生产中，合理的分瓣数量为8～12块。胀形时，变形程度较小和制件对尺寸准确度的要求较低时，凸模的分瓣数可较少，以便减少分瓣模的制造和安装工作；反之，则应增多分瓣数量，以免在成形后的制件上带有明显的直线段和棱角。模瓣的边缘应作成圆角半径r=(1．5～2)mm的圆角。

刚性整体式凸模胀形类似于拉延的开始阶段，主要的区别是，在这类胀形过程中，坯料的突缘部分或是很大，或是被压边装置牢固夹持，坯料的成形是靠凸模下方材料的变薄来实现的，而拉延则不是。所用胀形凸模的形状多为平底和球底两种。这种胀形方法在获取材料的成形极限图时经常采用。

在运用刚性整体式凸模胀形时，成形零件的形状不同，其胀形极限和缺陷也不同。圆筒形件胀形时，最大胀形量取决于变形区的变形状态和最大许可变形量的大小。因此，提高胀形极限应从材料、模具形状及润滑等方面综合考虑，要设法使局部集中变形更趋均化，并减少低变形区。采用球底凸模时的极限胀形量比用平底凸模时大。但在用球底凸模加大凸凹模之间的间隙时，由于低变形区的增加，极限胀形量会下降。使用平底凸模，在凸模直径与凹模直径之比值在0．5左右时有助于增加极限胀形量。

当制件在胀形时发生卷曲状破裂时，在凸模和材料之间施加润滑可提高成形极限。润滑油的粘度越高则效能越好，但应与成形速度相适应，并要考虑成形后制件的脱脂是否容易。盒形件胀形时，其成形极限为发生在拐角部的破裂。当模具的间隙过大时，制件的侧壁易出现纵弯曲、起皱及松弛等形状缺陷，在工艺及模具设计中，应加以考虑。包括盒形件在内的多边形平底容器的胀形极限，在无润滑或润滑不良的场合，大致可按使用与零件转角半径相当的平底圆柱凸模时的胀形极限来考虑；在润滑良好的场合，则要比用与零件转角部分相当的平底圆柱凸模时的胀形极限大。矩形容器的胀形极限与相当于短边的正方形容器的胀形极限大致相同或略深(不大于10％～20％)。