模具翻边设计

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1、5.2翻边利用模具将工序件的孔边缘或外边缘翻成竖直的直边，称为翻边。利用翻边方法加工立体零件具有很好的刚性，这一点常常是翻边加工的主要目的。对工件的孔进行翻边称为内缘翻边，或简称为翻孔，见图5-11a。对工件的外缘进行翻边称为外缘翻边，见图5-1lb。a)内缘翻边b)外缘翻边图5-11内缘和外缘翻边翻边与弯曲不同，弯曲主要是折弯线为直线，切向没有变形，而翻边时的折弯线为曲线，切向有变形，并且常常是主要的变形。5.2翻边5.2.1内缘翻边一、圆孔翻边(一)圆孔翻边的变形特点图5-12圆孔翻边应力状态图5-13圆孔翻边应力—应变分布5.2翻边如图5-12所示

2、，翻边变形区切向受拉应力σθ，径向受拉应力σP，而板厚方向应力可忽略不计，因此应力状态可视为双向受拉的平面应力状态。圆孔翻边时，应力和切向应变的分布情况如图5-13所示。切向应力σθ为最大主应力，径向应力σP是由凸模对板料的摩擦作用引起的，其值较小。应力沿径向的分布是不均匀的，在底孔边缘处，切向应力σθ达到其最大值，而径向应力σP为零，因此该处可视为单向拉伸应力状态。切向应变为拉应变，沿径向的分布也是不均匀的，在底孔边缘处其值最大，越远离中心，其值越小。可见，翻孔时底孔边缘受到强烈的拉伸作用。变形程度过大时，在底孔边缘很容易出现裂口。因此翻孔的破坏形式就

3、是底孔边缘拉裂。为了防止出现裂纹，需限制翻孔的变形程度。5.2翻边(二)圆孔翻边的变形程度圆孔翻边的变形程度用翻边系数Kf表示：D——翻边后孔的中径。显然，Kf值越小，表示变形程度越大。各种材料的首次翻边系数Kf0和极限翻边系数Kfmin见表5-3。采用Kfmin值时，翻孔后的边缘可能有不大的裂口。(5-9)5.2翻边(三)影响翻边系数的因素1.材料的塑性：由于翻孔时的主要变形是切向的伸长变形，因此影响翻边系数的主要因素是材料的塑性。最大切向伸长变形在底孔边缘处，其值不应超过材料的伸长率：由上式可得翻边系数Kf与材料伸长率δ或断面收缩率ψ之间的近似关系：

4、Kf=1/(1+ψ)，或Kf=1—ψ。这表明：材料的塑性越好，其极限翻边系数可以更小些。≤δ5.2翻边2.底孔的断面质量：由于翻孔的破坏形式是底孔边缘因拉伸变形过大而开裂，因此用钻孔代替冲孔，或冲孔后再用整修方法去掉毛刺和表面硬化层，或冲孔后采取软化热处理措施，都能提高翻孔的极限变形程度，允许采用较小的翻边系数。3.板料的相对厚度底孔直径d0与板料厚度t的比值d0／t较小时，表明板料较厚，断裂前材料的绝对伸长量可以大些，故翻边系数可相应减小些。5.2翻边4.翻边凸模的形状：图5-12所示为用平头凸模翻边，当凸模圆角半径rp较小时，变形过分集中于底孔边缘，

5、容易引起开裂。随着值的增大，直至采用球形、抛物面形或锥形凸模，变形将得到分散，可减小底孔边缘开裂的可能性，因而允许采用较小的翻边系数。表5-4给出了低碳钢的极限翻边系数Kfmin，从中可以看出上述因素对其值的影响程度。5.2翻边(四)翻边后板厚的变化最小板厚tmin可能小于0.75。翻边后壁部最小板厚可按下式估算：tmin=(5-10)式中t——初始板厚；kf——实际翻边系数。5.2翻边(五)圆孔翻边的工艺计算由于变形区的宽度在翻边时可认为不变，则翻边后直壁高度可按弯曲进行计算。通常，翻边件图给出的尺寸有翻边直径D、翻边高度及圆角半径rd(即翻边凹模圆角

6、半径)。按上述条件，从图5-14所示几何关系可得翻孔底孔直径d0的计算公式为：变换上式，可得翻边高度的计算公式：H=0.5D(1-d0/D)+0.43rd+0.72t或H=0.5D(1-kf)+0.43rd+0.72t(5-12)将上式中的翻边系数以极限翻边系数Kfmin代替，可得最大翻边高度Hmax的计算公式：(5-11)5.2翻边Hmax=0.5D(1-Kfmin)+0.43rd+0.72t(5-13)如果翻边直壁高度H小于一次翻边的极限高度Hmax，则只要算出预孔直径d0，按d0冲预孔后就可以直接达到翻边高度。如果翻边件直壁的高度超过了一次翻边极限

7、高度，则该件便不能一次完成翻边。这时，可采取多次翻边(两次之间可安排退火软化工序)、对变形区进行加热翻边等工艺方法。当翻边件直壁高度较大时，比较好的工艺方法是先用平板毛坯拉深成带宽凸缘的圆筒形件，在底部冲底孔后再进行翻边，使翻出的直径与拉深件直径相同，以达到要求的翻边高度。具体计算如下。5.2翻边如图5-15所示，工艺计算程序是先确定翻边所能达到的最大高度，按图示几何关系，翻边高度为：图5-14平板冲底孔后翻边图5-15拉深件底部冲孔后翻边≈(5-14)则(5-15)5.2翻边这时，底孔直径可由式(5-14)求得：(5-16)注意：rp为拉深凸模半径，一

8、般取rp≥2t底孔直径也可按下式计算：d0=DKfmin(5-17)最大翻边高度