小孔翻邊及其模具結構的選擇

徐東兵

摘 要：本文介紹了小孔翻邊的工藝分析及模具的結構，結合具體實例對翻邊的工藝進行了優化設計。

關鍵詞：小孔翻邊；工藝分析；模具結構；試模

1 引言

翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側立短邊的沖壓工序，對薄板材料上的孔進行翻邊，是沖壓加工所特有的一種加工手段。翻邊前預孔的直徑D0與翻邊后平均直徑D2之比是翻孔工藝計算中最基本的參數，一般叫做翻孔系數。進行工藝參數的計算時，一般都是從制件所要求的D1及h出發，反算出預孔的直徑D0，進而確定預孔的加工方法，翻孔次數及工裝的設計要點等。一般書籍中給出的公式是根據幾何形狀按體積不變的原則來計算。按此設計的模具，其翻孔后制件的高度h一般都偏高，而這對如圖2這樣的工件就很不合適，因為其翻孔后的內徑、孔的位置度都有一定要求，其高度h還需有公差控制。

3 模具結構的選擇

一般常用的小孔翻邊模結構如圖3。顯然坯件放入模具時，預孔應剛好與凸模對準。圖2所示零件只能以四個槽作為定位基準。即使坯件上預孔的位置度誤差為零，模具上四個定位銷與凸模的相對位置也完全正確，但在批量生產中為了裝卸方便，坯件上的四個定位槽與模具的定位銷之間應該留有0.02～0.04mm的間隙，但由此帶來的定位誤差就難以保證翻孔后的位置精度。

為此改用圖4所示的模具結構。這一倒裝式模具的基本特點就是利用凸模與預孔來對坯件定位。從圖5的凸模結構圖中可以看到，凸模前端加有一導向段，其有效直徑和前工序沖制預孔的凸模直徑完全相同。這類凸模加工時，需在機床上一次加工出各段的直徑尺寸，這樣即使是用車削的方法也能保證其同軸度。至于此導向段與工作段的連接則只要圓滑過渡即可。理論上講，采用這種定位方法先全可以消除定位誤差，從而繞開了四個定位銷及其制造加工方面的難題。

為了保證凸、凹模之間的間隙均勻、并便于裝配和快換，凸模上還增加了一對模用臺階，（見圖5）其直徑僅比凹模孔徑小0.005～0.010mm。在壓料、退料等裝置未裝上前，將凸模裝入凹模，直至此臺階吻合，然后將其緊固在上、下模座上，凸、凹模之間的間隙即可保證均勻。然后拉開上下模座，再往上裝其他部件。當然這一臺階也必須和凸模的工作段、導向段一起在一次裝夾中加工完成，以保證其同軸度。

4 試模

對圖2的工件，我們也按通常的方法用計算公式推算出預孔直徑并相應地設計制造了模具，試模后發現制件翻孔后的高度h大大地超過了要求。當把制件剖切、放大后發現，在變形過程中，該處材料受強烈拉伸和凸模的推擠作用，其厚度已明顯減薄。R1處那段不規則曲線是很難給出準確數據，一般只能以增大預孔直徑來改善。設計模具時只要從快換和留有修整的余量方面加以考慮就可以了。另外，還發現制件的R2也比凹模模口的R大。顯然，制件變形時并未緊貼凹模口。在加大壓料力后，R2有所減小。但在相對材料較厚時，此壓料力甚至比翻孔的工作力還大，以致事先選定的壓力機無法正常工作，不得不另增一整形工序。但對圖2所示工件，孔徑小、位置度要求較嚴，采用另增整形工序往往不易保證制件精度，故不得不加大壓料力換用大噸位的壓力機才行。

5 結束語

以上對材料為1.5mm的10鋼的小孔翻邊及加工工藝和模具結構選擇進行了分析，從模具結構可知倒裝式模具結構可以消除定位誤差和壓料及出件的問題，從而選擇了倒裝式模具結構。在試模中發現要保證制件的精度，必須加大壓料力，從而選擇大噸位的壓力機。這樣才能較好的滿足生產的需要。

參考文獻

[1]楊玉英﹒《實用沖壓工藝及模具設計手冊》 第1版 北京：機械工業出版社，2011。

[2]湯習成﹒《冷沖壓工藝與模具設計》 第1版 北京：中國勞動出版社，2012。