南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 （江西 330029） 盧險(xiǎn)峰 徐明發(fā) 羅忠民

現(xiàn)今，沖壓縮口已發(fā)展成為一種沖壓加工基本工序（工藝），期間至少經(jīng)歷了近百年的發(fā)展歷史過程。

在20世紀(jì)前半期的俄羅斯（前蘇聯(lián)時(shí)期），實(shí)現(xiàn)工業(yè)化建設(shè)是以機(jī)械制造、金屬加工產(chǎn)量為主，取得了鍛壓生產(chǎn)技術(shù)的巨大進(jìn)步，沖壓加工的規(guī)模和技術(shù)方法方面得到了空前的發(fā)展。如在分離加工工藝中，在沖裁、整修的基礎(chǔ)上，開發(fā)了光潔沖裁、斜刃沖裁；在沖壓成形加工工藝中，將原已有的拉深、彎曲的成形發(fā)展出了翻邊、擴(kuò)口、縮口等工藝。

沖壓縮口工序變形如附圖所示，直徑為d0（=2r0）、厚度為t0的管形坯料在縮口變形力P的作用下，經(jīng)帶半錐角α的縮口模，管端材料縮成直徑為d（=2r）、厚度為t的工件。

縮口變形力P的計(jì)算和縮口凹模半錐角α的設(shè)計(jì)，是縮口技術(shù)中至關(guān)重要的兩個(gè)工藝參數(shù)。

20世紀(jì)中期以來(lái)，人們逐漸深入認(rèn)識(shí)了縮口的變形實(shí)質(zhì)和工藝參數(shù)的科學(xué)設(shè)計(jì)。僅其中的縮口變形力P和凹模半錐角α兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的理論計(jì)算與最佳設(shè)計(jì)，于近60年里，國(guó)內(nèi)外不斷探討和研究著。

沖壓縮口工序變形圖

近幾年里，本課題研究小組，在前人研究所取得成果的基礎(chǔ)上，特別是針對(duì)其上述各研究中對(duì)變形本質(zhì)特征認(rèn)識(shí)不足和存在的問題，依據(jù)金屬塑性變形的基本原理與縮口變形的本質(zhì)特征，先后從理論上推導(dǎo)，并經(jīng)工藝驗(yàn)證后，提出了縮口力計(jì)算與最優(yōu)凹模半錐角設(shè)計(jì)的新公式。

2004年，首先基于冷變形本質(zhì)特征的硬化效應(yīng)且采用冪函數(shù)規(guī)律的加工硬化規(guī)律σ=kεn（現(xiàn)普遍認(rèn)為符合大多數(shù)板料沖壓加工的實(shí)際），并考慮變形區(qū)材料厚度變化（不可忽略的縮口、拉深等基本工序的變形區(qū)材料的增厚）特點(diǎn)，導(dǎo)出了一個(gè)縮口力變形力的計(jì)算式：

2005年，再考慮其變形區(qū)材料受附加彎曲（包括凹模入口和出口處）影響，進(jìn)而推導(dǎo)出縮口力計(jì)算式如下：

2006年，以式（2）為目標(biāo)函數(shù)，求出其最優(yōu)解與摩擦固數(shù)的關(guān)系式為：

2010年，基于最優(yōu)半錐角α與摩擦數(shù)μ的關(guān)系式（3）屬于一種隱式表達(dá)，兩者關(guān)系不很直觀，容易影響實(shí)用。依據(jù)最優(yōu)化問題求解方法中二次插值、有理插值法等思想，應(yīng)該能找到替代或近似處理的方法，使之顯式化。為此，對(duì)式（3）作出如下分析和近似處理。得到其近似值與精確值最大誤差在2.5%以下的簡(jiǎn)化顯式公式：

經(jīng)本課題組多年較系統(tǒng)的研究，包括用Q235鋼和T2銅兩種材料、不同半錐角α的凹模進(jìn)行了縮口力的測(cè)試和分析，驗(yàn)證了新提出的縮口變形力計(jì)算式（1）、（2），以及縮口凹模半錐角α的優(yōu)化設(shè)計(jì)式（3）、（4）更為科學(xué)合理，也更為簡(jiǎn)便實(shí)用。

通過本文的綜述介紹還可以看出：縮口技術(shù)發(fā)展到今天的水平，是經(jīng)歷了較長(zhǎng)的歷史發(fā)展時(shí)期的，且?guī)缀趺糠N沖壓加工基本工序都是如此。21世紀(jì)初的今天，在我國(guó)有人認(rèn)為如精沖、冷擠壓等為先進(jìn)技術(shù)工藝，有人認(rèn)為如沖裁、拉深、彎曲、縮口等為傳統(tǒng)的工藝方法，這種對(duì)沖壓加工基本工序（工藝）認(rèn)識(shí)的差異在某種程度上影響了沖壓加工的進(jìn)步發(fā)展。必須指出，即便視它們?yōu)閭鹘y(tǒng)的加工方法的那些沖壓加工基本工序（工藝），在社會(huì)進(jìn)入到先進(jìn)制造、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法普及與應(yīng)用的時(shí)代，人們對(duì)它們?nèi)詰?yīng)該也必然會(huì)繼續(xù)探索、不斷創(chuàng)新發(fā)展。