小孔翻邊及其模具結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，結(jié)合具體實(shí)例對(duì)翻邊的工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：小孔翻邊；工藝分析；模具結(jié)構(gòu)；試模

1 引言

翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側(cè)立短邊的沖壓工序，對(duì)薄板材料上的孔進(jìn)行翻邊，是沖壓加工所特有的一種加工手段。翻邊前預(yù)孔的直徑D0與翻邊后平均直徑D2之比是翻孔工藝計(jì)算中最基本的參數(shù)，一般叫做翻孔系數(shù)。進(jìn)行工藝參數(shù)的計(jì)算時(shí)，一般都是從制件所要求的D1及h出發(fā)，反算出預(yù)孔的直徑D0，進(jìn)而確定預(yù)孔的加工方法，翻孔次數(shù)及工裝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等。一般書籍中給出的公式是根據(jù)幾何形狀按體積不變的原則來計(jì)算。按此設(shè)計(jì)的模具，其翻孔后制件的高度h一般都偏高，而這對(duì)如圖2這樣的工件就很不合適，因?yàn)槠浞缀蟮膬?nèi)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(jié)構(gòu)的選擇

一般常用的小孔翻邊模結(jié)構(gòu)如圖3。顯然坯件放入模具時(shí)，預(yù)孔應(yīng)剛好與凸模對(duì)準(zhǔn)。圖2所示零件只能以四個(gè)槽作為定位基準(zhǔn)。即使坯件上預(yù)孔的位置度誤差為零，模具上四個(gè)定位銷與凸模的相對(duì)位置也完全正確，但在批量生產(chǎn)中為了裝卸方便，坯件上的四個(gè)定位槽與模具的定位銷之間應(yīng)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(jié)構(gòu)。這一倒裝式模具的基本特點(diǎn)就是利用凸模與預(yù)孔來對(duì)坯件定位。從圖5的凸模結(jié)構(gòu)圖中可以看到，凸模前端加有一導(dǎo)向段，其有效直徑和前工序沖制預(yù)孔的凸模直徑完全相同。這類凸模加工時(shí)，需在機(jī)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(dǎo)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(gè)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(duì)模用臺(tái)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(tái)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(dāng)然這一臺(tái)階也必須和凸模的工作段、導(dǎo)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(duì)圖2的工件，我們也按通常的方法用計(jì)算公式推算出預(yù)孔直徑并相應(yīng)地設(shè)計(jì)制造了模具，試模后發(fā)現(xiàn)制件翻孔后的高度h大大地超過了要求。當(dāng)把制件剖切、放大后發(fā)現(xiàn)，在變形過程中，該處材料受強(qiáng)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(guī)則曲線是很難給出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，一般只能以增大預(yù)孔直徑來改善。設(shè)計(jì)模具時(shí)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(fā)現(xiàn)制件的R2也比凹模?？诘腞大。顯然，制件變形時(shí)并未緊貼凹?？?。在加大壓料力后，R2有所減小。但在相對(duì)材料較厚時(shí)，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(jī)無法正常工作，不得不另增一整形工序。但對(duì)圖2所示工件，孔徑小、位置度要求較嚴(yán)，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(jī)才行。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)材料為1.5mm的10鋼的小孔翻邊及加工工藝和模具結(jié)構(gòu)選擇進(jìn)行了分析，從模具結(jié)構(gòu)可知倒裝式模具結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。在試模中發(fā)現(xiàn)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(jī)。這樣才能較好的滿足生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]楊玉英﹒《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 第1版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011。

[2]湯習(xí)成﹒《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 第1版 北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，2012。