翻边孔工艺与设计规范标准

管理号码 ENGINEERINGREPORT 裁决 P L Gr长 分类code 关联code 1 2 3 4 5 检查model chassis EVENT名 制作者附属 考试种类 制作者 检查期间 不良现象 制作日 1 2 3 1 2 题目 概要 相关部门 指示事项 签名 QA 保存时间 担当 制造 资材 副总经理 ER MM 080002 翻边知识简介 LGENPMECH R D 杨勇富 2008 02 28 LGENPR D005 REV 0 一 内孔翻边二 外缘翻边三 变薄翻边四 翻边模结构五 翻边不良模式与分析 1 翻边的概念 一 内孔翻边 翻边是在模具的作用下 将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法 根据坯料的边缘状态和应力 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 2 圆孔翻边 1 圆孔翻边的变形特点与变形程度 将画有距离相等的坐标网格 图1 1 1a 的坯料 放入翻边模内进行翻边 图1 1 1c 翻边后从图1 1 1b所示的冲件坐标网格的变化可以看出 坐标网格由扇形变为矩形 说明金属沿切向伸长 愈靠近口伸长越大 同心圆之间的距离变化不明显 即金属在径向变形很小 竖边的壁厚有所减薄 尤其在孔口处减薄较为明显 由此不难分析 翻孔时坯料的变形区是d和D1之间的环形部分 变形区受两向拉应力 切向拉应力 1和 3的作用 图1 1 1c 其中切向拉应力是最大主应力 在坯料孔口处 切向拉应力达到最大值 因此 圆孔翻边的成型障碍在于孔口边缘被拉裂 破裂的条件取决于变形程度的大小 变形程度以翻边前径d与翻边后孔径D的比值K来表示 即 K d D 一 内孔翻边 图1 1 1圆孔翻边时的应力与变形情况 K称为翻边系数 K值愈小 则变形程度愈大 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 表1 1 2所列的是低碳钢圆孔翻边的极限翻边系数 对于其它材料 按其塑性情况 可参考表列数值适当增减 从表中的数值可以看出 影响极限翻边系数的因素很多 除材料塑性外 还有翻边凸模的形式孔的加工方法及预制的孔径与板料厚度的比值 体现工序件相对厚度的影响 一 内孔翻边 表1 1 2低碳钢圆孔的极限翻边系数Kmin 一 内孔翻边 2 翻边的工艺计算 图1 2 1平板坯料翻边尺寸计算 一 内孔翻边 3 翻边力的计算 翻边力F一般不大 用圆柱形平底凸模翻边时 可按下式计算 F 1 1 D d t s式中D 翻边后直径 按中线算 d 坯料预制孔直径 t 材料厚度 s 材料屈服点 当零件要求的高度H HMaX时 就不能一次翻边达到制件高度中 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 应在每次工序间进行退伙 第一次以后的极限翻边系数K min可取为 K min 1 15 1 20 Kmin 1 2 4 一 内孔翻边 4 翻边模工作部分的设计 翻边凹模圆角半径一般对翻边成形影响不大 可取该值等于零件的圆角半径 翻边凸模圆角半径应尽量取大些 以便有利于翻边变形 图2 2 5是几种常用的圆孔翻边凸模的形状和主要尺寸 图2 2 5 图2 2 5 所示为较大孔的翻边凸模 从利于翻边变形看 以抛物线形凸模 图c 最好 球形凸模 图b 次之 平底凸模再次之 而从凸模的加工难易看则相反 图2 2 5 图2 2 5 所示的凸模端部带有较长的引导部分 图2 2 5 用于圆孔直径为10 以上的翻边 图2 2 5 用于圆孔直径为10 以下的翻边 图2 2 5 用于无预孔的不精确翻边 图2 2 5圆孔翻边凸模的形状和尺寸 由于翻边后材料要变薄 为了保证竖边的尺寸和精度 凸 凹模间隙可小于材料原始厚度t 一般可取单边间隙Z 2为 Z 2 0 75 0 85 t式中系数0 75用于拉深后孔的翻边系数0 85用于平坯料孔的翻边 一 内孔翻边 3 非圆孔翻边 图3 1 1为非圆孔翻边 从变形情况看 可以沿孔分成 三种不同的变形区 其中只有 区属于圆孔翻边变形 区为直边 属于弯曲变形 而 区和拉深变形情况相似 由于 和 区两部分的变形性质可以减轻 部分的变形程度 因此非圆孔翻边系数Kf 一般指小圆部分的翻边系数 可小于圆孔翻边系数 两者的关系大致是 Kf 0 85 0 95 K 非圆孔翻边坯料的预孔形状和尺寸 可以按圆孔翻边 弯曲和拉深各区分别展开 然后用作图法把各展开线交接处光滑连接起来 图1 3 1非圆孔翻孔 二 外缘翻边 1 伸长类翻边 伸长类外缘翻边时 其变形类似于内孔翻边 但由于是沿不封闭曲线翻边 坯料变形区内切向的拉应力和切向的伸长变形沿翻边线的分布是不均匀的 在中部最大 而两端为零 假如采用宽度 一致的坯料形状 则翻边后零件的高度就不是平齐的 而是两端高度大 中间高度小的竖边 另外 竖边的端线也不垂直 而是向成一定的角度 为了得到平齐一致的翻边高度 应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必要的修正 内倾斜采用如图2 1 1a中虚边所示的形状 其修正值根据变形程度和的大小而不同 如果翻边的高度不大 而且翻边沿线的的曲率半径很大时 则可以不做修正 伸长类曲面翻边时 为防止坯料底部在中间部位上出现起皱现象 应采用较强的压料装置 为创造有利于翻边变形的条件 防止在坯料的中间部位上过早地进行翻边 而引起径向和切向方向上过大的伸长变形 甚至开裂 应使凹模和顶料板的曲面形状与工件的曲面形状相同 而凸模的曲面形状应修正成为图2 1 2所示的形状 另外 冲压方向的选取 也就是坯料在翻边模的位置 应对翻边变形提供尽可能有利的条件 应保证翻边作用力在水平方向上的平衡 通常取冲压方向与坯料两端切线构成的角度相同 图2 1 3曲面翻边时的冲压方向 2 压缩类翻边 二 外缘翻边 如图2 2 1a为沿不封闭外凸曲线进行的平面翻边 图2 2 1b为压缩曲面翻边 它们的共同点是变形主要在切向压力的作用下产生切向压缩 在变形过程中才捞容易起皱 其变形程度 压 b R b 压缩类平面翻边其变形类似于拉深 所以当翻边高度较大时 模具上也要带有防止起皱的压料装置 由于是沿不封闭曲线翻边 翻边线上切向压应力和径向拉应力的分布是不均匀的 中部最大 而在两端最小 为了得到翻边后竖边的高度平齐而两端线垂直的零件 必须修正坯料的展开形状 修正的方向恰好和伸长类平面翻边相反 如图2 2 1 虚线所示 压缩类曲面翻边时 坯料变形区在切向压应力作用下产生的失稳起皱是限制变形程度的主要因素 如果把凹模的形状做成图2 2 2所示的形状 可以使中间部分的切向压缩变形向两侧扩展 使局部的集中变形趋向均匀 减少起皱的可能性 同时对坯料两侧在偏斜方向上进行冲压的情况也有一定的改善 冲压方向的选择原则与伸长类曲面翻边时相同 压缩类平面翻边 压缩类曲面翻边图2 2 1压缩类翻边 1 凹模2 压料板3 凸模图2 2 2压缩类曲面翻边凹模形状的修正 三 变薄翻边 在不变薄翻边时 对于竖边较高的零件 需要先拉深再进行翻边 如果零件壁部允许变薄 这时可应用变薄翻边 既可提高生产率 又能节约材料 图3 1是用阶梯形凸模变薄翻边的例子 由于凸模采用阶梯形 经过不同阶梯使工序件竖壁部分逐步变薄 而高度增加 凸模各阶梯之间的距离大于零件高度 以便前一个阶梯的变形结束后再进行后一阶梯的变形 用阶梯形凸模进行变薄翻边时 应有强力的压料装置和良好的润滑 从变薄翻边的过程可以看出 变形程度不仅决定于翻边系数 还决定于壁部的变薄系数 变薄系数用Kb表示 Kb ti ti 1式中ti 变薄翻边后竖边材料厚度ti 1 变薄翻边前竖边材料厚度在一次翻边中的变比系数可达Kb 0 4 0 5 甚至更小 竖边的高度应按体积不变定律进行计算 变薄翻边经常用于平板坯料或工序工件上冲制 以下的小螺孔 翻边参数见图3 2 零件 凸模 图3 1用阶梯形凸模变薄翻边 图3 2小螺孔的翻边 四 翻边模结构 图4 1所示为内孔翻边模 其结构与拉深模基本相似 图4 2所示为内 外缘同时翻边的模具 图4 1内孔翻边模 图4 2内 外缘翻边模 图4 3所示为落料 拉深 冲孔 翻边复合模 凸凹模8与落料凹模4均固定在固定板7上 以保证同轴度 冲孔凸模2压入凸凹模1内 并以垫片10调整它们的高度差 以此控制冲孔前的拉深高度 确保翻出合格的零件高度 该模的工作顺序是 上模下行 首先在凸模1和凹模4的作用下落料 上模继续下行 在凸凹模1和凸凹模8相互作用下将坯料拉深 冲床缓冲器的力通过顶杆6传递给顶件块5并对坯料施加压料力 当拉深到一定深度后由