鈑金翻邊工藝簡介

1、0/13u1.翻邊的概念翻邊的概念一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊 翻邊是在模具的作用下，將坯料的孔邊緣或外邊緣沖制成豎立邊的成形方法，根據(jù)坯料的邊緣狀態(tài)和應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的不同，翻邊可以分為內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊，也可分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。u2.圓孔翻邊圓孔翻邊 1）圓孔翻邊的變形特點(diǎn)與變形程度 將畫有距離相等的坐標(biāo)網(wǎng)格（圖1.1.1a）的坯料，放入翻邊模內(nèi)進(jìn)行翻邊（圖1.1.1c）。翻邊后從圖1.1.1b所示的沖件坐標(biāo)網(wǎng)格的變化可以看出：坐標(biāo)網(wǎng)格由扇形變?yōu)榫匦危f明金屬沿切向伸長，愈靠近口伸長越大。同心圓之間的距離變化不明顯，即金屬在徑向變形很小。豎邊的壁厚有所減薄，尤其在孔口處減薄較為明顯。由此不

2、難分析，翻孔時(shí)坯料的變形區(qū)是d和D1之間的環(huán)形部分。變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力切向拉應(yīng)力1和3的作用（ 圖1.1.1c ）;其中切向拉應(yīng)力是最大主應(yīng)力。在坯料孔口處，切向拉應(yīng)力達(dá)到最大值。因此，圓孔翻邊的成型障礙在于孔口邊緣被拉裂。破裂的條件取決于變形程度的大小。變形程度以翻邊前徑d與翻邊后孔徑D的比值K來表示，即： K=d/D1/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊圖圖1.1.1圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力與變形情況圓孔翻邊時(shí)的應(yīng)力與變形情況 K稱為翻邊系數(shù)，K值愈小，則變形程度愈大。翻邊時(shí)孔邊不破裂所能達(dá)到的最小K值，稱為極限翻邊系數(shù)。表1.1.2所列的是低碳鋼圓孔翻邊的極限翻邊系數(shù)。對于其它材料，按其塑性情況，可參考

3、表列數(shù)值適當(dāng)增減。從表中的數(shù)值可以看出，影響極限翻邊系數(shù)的因素很多，除材料塑性外，還有翻邊凸模的形式孔的加工方法及預(yù)制的孔徑與板料厚度的比值（體現(xiàn)工序件相對厚度的影響）。2/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊翻邊凸模翻邊凸模形狀形狀底孔加工方法材料相對厚度材料相對厚度d/td/t100503520151086.5531球頭凸模球頭凸模鉆孔去毛刺0.700.600.520.450.400.360.330.310.300.250.20沖孔模沖孔0.750.650.570.520.480.450.440.430.420.42-平頭凸模平頭凸模鉆孔去毛刺0.800.700.600.500.450.420.40

4、0.370.350.300.25沖孔模沖孔0.850.750.650.600.550.520.500.500.480.47-表表1.1.2 低碳鋼圓孔的極限翻邊系數(shù)低碳鋼圓孔的極限翻邊系數(shù)Kmin 3/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊2）翻邊的工藝計(jì)算 （1）平板坯料翻邊的工藝計(jì)算在進(jìn)行翻邊之前，需要在坯料上加工出待翻邊的孔，其孔徑d按彎曲展開的原則求出，即 d=D-2(H-0.43r-0.72t) (1.2.2)式中符號均表示圖1.2.1中 豎邊高度則為 H=(D-d/2)+0.43r+0.72t 或 H=D/2(1-K)+0.43r+0.72t如以極限翻邊系數(shù)K min 代入，便求出一次翻邊可達(dá)

5、到的極限高度為 H Max=D/2(1-KMin)+0.43r+0.72t (1.2.3)圖1.2.1平板坯料翻邊尺寸計(jì)算 4/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊3）翻邊力的計(jì)算 翻邊力F一般不大，用圓柱形平底凸模翻邊時(shí)，可按下式計(jì)算： F=1.1（D-d）ts式中 D-翻邊后直徑（按中線算）； d-坯料預(yù)制孔直徑； t-材料厚度； s-材料屈服點(diǎn) 當(dāng)零件要求的高度H H MaX 時(shí)，就不能一次翻邊達(dá)到制件高度中，這時(shí)可以采用加熱翻邊，多次翻邊或先拉深后沖底孔再翻邊的方法。 采用多次翻邊時(shí)，應(yīng)在每次工序間進(jìn)行退伙。第一次以后的極限翻邊系數(shù)K min 可取為： K min =（1.151.20）K mi

6、n （1.2.4）螺孔規(guī)格預(yù)沖孔 (d)實(shí)際值 預(yù)沖孔 (d)計(jì)算值r翻邊后直徑（D） 翻邊高度 （H）RemarkM4【 1.34 】（1.30）0.54.02.45/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊4）翻邊模工作部分的設(shè)計(jì) 翻邊凹模圓角半徑一般對翻邊成形影響不大，可取該值等于零件的圓角半徑。翻邊凸模圓角半徑應(yīng)盡量取大些，以便有利于翻邊變形。圖2.2.5 是幾種常用的圓孔翻邊凸模的形狀和主要尺寸： 圖2.2.5 圖2.2.5 所示為較大孔的翻邊凸模，從利于翻邊變形看，以拋物線形凸模（圖c）最好，球形凸模（圖b）次之，平底凸模再次之；而從凸模的加工難易看則相反。圖2.2.5圖2.2.5所示的凸模端部

7、帶有較長的引導(dǎo)部分，圖2.2.5用于圓孔直徑為10以上的翻邊，圖2.2.5用于圓孔直徑為10以下的翻邊；圖2.2.5用于無預(yù)孔的不精確翻邊。 圖2.2.5圓孔翻邊凸模的形狀和尺寸 由于翻邊后材料要變薄，為了保證豎邊的尺寸和精度，凸，凹模間隙可小于材料原始厚度t，一般可取單邊間隙Z/2為： Z/2=（0.750.85）t式中系數(shù)0.75用于拉深后孔的翻邊系數(shù)0.85用于平坯料孔的翻邊6/13一一.內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊u 3.非圓孔翻邊非圓孔翻邊 圖3.1.1為非圓孔翻邊，從變形情況看，可以沿孔分成，三種不同的變形區(qū)，其中只有區(qū)屬于圓孔翻邊變形， 區(qū)為直邊，屬于彎曲變形，而區(qū)和拉深變形情況相似。由于和

8、區(qū)兩部分的變形性質(zhì)可以減輕部分的變形程度，因此非圓孔翻邊系數(shù)Kf(一般指小圓部分的翻邊系數(shù))可小于圓孔翻邊系數(shù)，兩者的關(guān)系大致是： Kf =（0.850.95）K 非圓孔翻邊坯料的預(yù)孔形狀和尺寸，可以按圓孔翻邊、彎曲和拉深各區(qū)分別展開，然后用作圖法把各展開線交接處光滑連接起來。 圖1.3.1 非圓孔翻孔 7/13二二.外緣翻邊外緣翻邊1.伸長類翻邊 伸長類外緣翻邊時(shí)，其變形類似于內(nèi)孔翻邊，但由于是沿不封閉曲線翻邊，坯料變形區(qū)內(nèi)切向的拉應(yīng)力和切向的伸長變形沿翻邊線的分布是不均勻的，在中部最大，而兩端為零。假如采用寬度一致的坯料形狀，則翻邊后零件的高度就不是平齊的，而是兩端高度大，中間高度小的豎邊

9、。另外，豎邊的端線也不垂直，而是向成一定的角度。為了得到平齊一致的翻邊高度，應(yīng)在坯料的兩端對坯料的輪廓線做必要的修正，內(nèi)傾斜采用如圖2.1.1a中虛邊所示的形狀，其修正值根據(jù)變形程度和 的大小而不同。如果翻邊的高度不大，而且翻邊沿線的的曲率半徑很大時(shí)，則可以不做修正。 ）伸長類平面翻邊）伸長類曲面翻邊 圖2.1.1伸長類翻邊 伸長類曲面翻邊時(shí)，為防止坯料底部在中間部位上出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，應(yīng)采用較強(qiáng)的壓料裝置；為創(chuàng)造有利于翻邊變形的條件，防止在坯料的中間部位上過早地進(jìn)行翻邊，而引起徑向和切向方向上過大的伸長變形，甚至開裂，應(yīng)使凹模和頂料板的曲面形狀與工件的曲面形狀相同，而凸模的曲面形狀應(yīng)修正成為圖2

10、.1.2 所示的形狀；另外，沖壓方向的選取，也就是坯料在翻邊模的位置，應(yīng)對翻邊變形提供盡可能有利的條件，應(yīng)保證翻邊作用力在水平方向上的平衡，通常取沖壓方向與坯料兩端切線構(gòu)成的角度相同 圖2.1.2 伸長類曲面翻邊凸模形成的修正 1凹模2頂料板3凸模 圖2.1.3曲面翻邊時(shí)的沖壓方向8/132.壓縮類翻邊二二.外緣翻邊外緣翻邊 如圖2.2.1a為沿不封閉外凸曲線進(jìn)行的平面翻邊，圖2.2.1b為壓縮曲面翻邊。它們的共同點(diǎn)是變形主要在切向壓力的作用下產(chǎn)生切向壓縮，在變形過程中才撈容易起皺。其變形程度壓=b/R+b 壓縮類平面翻邊其變形類似于拉深，所以當(dāng)翻邊高度較大時(shí)，模具上也要帶有防止起皺的壓料裝置

11、；由于是沿不封閉曲線翻邊，翻邊線上切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力的分布是不均勻的中部最大，而在兩端最小。為了得到翻邊后豎邊的高度平齊而兩端線垂直的零件，必須修正坯料的展開形狀，修正的方向恰好和伸長類平面翻邊相反，如圖2.2.1虛線所示。壓縮類曲面翻邊時(shí)，坯料變形區(qū)在切向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生的失穩(wěn)起皺是限制變形程度的主要因素，如果把凹模的形狀做成圖2.2.2所示的形狀，可以使中間部分的切向壓縮變形向兩側(cè)擴(kuò)展，使局部的集中變形趨向均勻，減少起皺的可能性，同時(shí)對坯料兩側(cè)在偏斜方向上進(jìn)行沖壓的情況也有一定的改善；沖壓方向的選擇原則與伸長類曲面翻邊時(shí)相同. ）壓縮類平面翻邊）壓縮類曲面翻邊圖2.2.1壓縮類翻邊1凹

12、模2壓料板3凸模圖2.2.2壓縮類曲面翻邊凹模形狀的修正9/13三三.變薄翻邊變薄翻邊 在不變薄翻邊時(shí)，對于豎邊較高的零件，需要先拉深再進(jìn)行翻邊。如果零件壁部允許變薄，這時(shí)可應(yīng)用變薄 翻邊，既可提高生產(chǎn)率,又能節(jié)約材料。圖3.1是用階梯形凸模變薄翻邊的例子。由于凸模采用階梯形，經(jīng) 過不同階梯使工序件豎壁部分逐步變薄，而高度增加。凸模各階梯之間的距離大于零件高度，以便前一個(gè)階 梯的變形結(jié)束后再進(jìn)行后一階梯的變形。用階梯形凸模進(jìn)行變薄翻邊時(shí)，應(yīng)有強(qiáng)力的壓料裝置和良好的潤滑。 從變薄翻邊的過程可以看出，變形程度不僅決定于翻邊系數(shù)，還決定于壁部的變薄系數(shù)。變薄系數(shù)用Kb表示： Kb=ti/ ti-1

13、式中 ti-變薄翻邊后豎邊材料厚度 ti-1 -變薄翻邊前豎邊材料厚度 在一次翻邊中的變比系數(shù)可達(dá)Kb=0.40.5，甚至更小。豎邊的高度應(yīng)按體積不變定律進(jìn)行計(jì)算。 變薄翻邊經(jīng)常用于平板坯料或工序工件上沖制以下的小螺孔，翻邊參數(shù)見圖3.2。 ）零件）凸模 圖3.1用階梯形凸模變薄翻邊 圖3.2小螺孔的翻邊 10/13四四.翻邊模結(jié)構(gòu)翻邊模結(jié)構(gòu)圖4.1所示為內(nèi)孔翻邊模，其結(jié)構(gòu)與拉深?；鞠嗨啤D4.2所示為內(nèi)、外緣同時(shí)翻邊的模具。 圖4.1 內(nèi)孔翻邊模 圖4.2 內(nèi)、外緣翻邊模 圖4.3所示為落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合模。凸凹模8與落料凹模4均固定在固定板7上，以保證同軸度。沖孔凸模2壓入凸凹模

14、1內(nèi)，并以墊片10調(diào)整它們的高度差，以此控制沖孔前的拉深高度，確保翻出合格的零件高度。該模的工作順序是：上模下行，首先在凸模1和凹模4的作用下落料。上模繼續(xù)下行，在凸凹模1和凸凹模8相互作用下將坯料拉深，沖床緩沖器的力通過頂桿6傳遞給頂件塊5并對坯料施加壓料力。當(dāng)拉深到一定深度后由凸模2和凸凹模8進(jìn)行沖孔并翻邊。當(dāng)上?；厣龝r(shí)，在頂件塊5和推件塊3的作用下將工件頂出條料由卸料板9卸下。 11/13四四.翻邊模結(jié)構(gòu)翻邊模結(jié)構(gòu)圖4.3落料、拉深、沖孔、翻孔復(fù)合模 1、8凸凹模2沖孔凸模3推件塊4落料凹模 5頂件塊6頂桿7固定板9卸料板10墊片 12/13五五. 翻邊翻邊之不良模式與分析之不良模式與分析制程名稱制程名稱及功能及功能預(yù)估失預(yù)估失 敗模式敗模式預(yù)估失敗原因預(yù)估失敗原因建議控制措施建議控制措施沖件翻邊沖件翻邊翻邊破裂翻邊破裂模具結(jié)構(gòu)問題1)沖頭R角太小增大沖頭R角2)沖頭表面粗糙提高沖頭表面光潔度制程安排問題1)預(yù)沖孔毛刺大預(yù)沖孔后增加去毛刺或提高模具間隙2)預(yù)沖孔太小更換預(yù)沖沖頭材料問題1)材料翻邊系數(shù)小于許用翻邊系數(shù)調(diào)整材料翻邊系數(shù)大于許用翻邊系數(shù)2)潤滑不良增強(qiáng)潤滑劑操作問題1)沖頭上廢料未清凈及時(shí)清凈沖頭上廢料2)速控比太大降低速控比翻邊不良一翻邊不良一邊高一邊