内孔翻边工艺计算及翻边系数优化

在平板或成形制件上沿预冲孔的四周冲制出竖立的孔边缘的工序，称为孔的翻边成形，如图6-5所示。

图6-5 内孔翻边

a）在板料上翻边 b）、c）在拉深件上翻边

1.内孔翻边的工艺性（表6-5）

表6 - 5 内孔翻边的工艺性

2.平板毛坯内孔翻边工艺计算

制件在翻边过程中，材料主要受切向拉伸使厚度变薄，而径向变形不大，因而可以简单地用弯曲的方法，近似地计算底孔尺寸，其工艺计算见表6-6和图6-6。

表6 - 6 平板毛坯翻边工艺计算

注：m为翻边系数，见表6-8。

3.拉深件底部冲孔翻边的工艺计算

有些制件是带台缘无底的筒形件，如采用拉深后冲孔方法达到要求，由于拉深后制件底部有圆角，冲出孔的底部不但质量差，而且模具制造也困难；因而常采用拉深后冲孔翻边达到要求。其工艺计算见表6-7和图6-7。

图6-6 平板毛坯翻边工艺计算

图6-7 拉深件底部冲孔翻边的工艺计算

表6 - 7 拉深件底部冲孔翻边的工艺计算

4.翻边系数

内孔翻边的主要危险在于孔口边缘被拉裂，破裂的条件取决于变形程度的大小。变形程度以翻边前孔径d₀与翻边后孔径D的比值m来表示，即

m称为翻边系数，显然，m值越大，变形程度越小；m值越小，变形程度越大。翻边孔不致破裂所能达到的最小翻边系数称为极限翻边系数。极限翻边系数主要与材料力学性能、孔的边缘状况、材料的相对厚度及凸模的形状有关。

内孔翻边时，孔口边缘产生的拉应变为

即

由此可见，伸长率δ越大，m值就越小。各种材料的首次翻边系数见表6-8，低碳钢的极限翻边系数见表6-9。

表6 - 8 各种材料的首次翻边系数m

注：当翻边孔口边缘允许有不大的裂痕时，采用m_min值，在一般情况下用m值。

表6 - 9 低碳钢的极限翻边系数m

5.内孔翻边力的计算

翻边力一般不大，用平底凸模翻边所需的力可按下式计算，用抛物线形或锥形凸模翻边时略小于上述计算值。(www.xing528.com)

F=1.1πtσ_s（D-d₀） （6-4）

式中 t——材料厚度（mm）；

σ_s——材料屈服强度（MPa）；

D——翻边后直径（按中线计算）（mm）；

d₀——毛坯预制孔直径（mm）。

6.非圆孔的翻边

非圆孔的翻边如图6-8所示，可视为由8个简单分段组成，其翻边前底孔尺寸和形状，可按下列方法确定。

1）对于2、4、6、7和8段的圆弧，采用与圆孔翻边相同的方法计算。

2）对于3段的圆弧，采用半径相同的拉深件的方法计算。

图6-8 非圆孔的翻边

3）对于1、5段的直线部分，则采用两端同时弯曲的方法计算。

一般圆角部分的翻边宽度取直线部分宽度的（1.05～1.1）倍，并适当修正，使相接处平滑过渡。

7.变薄翻边

当筒形件壁厚小于材料厚度，或制件的高度较高，用普通翻边无法达到要求时，如果允许壁厚小于材料厚度，则可用变薄翻边。

变薄翻边时，变形区材料先受拉伸变形使孔径逐步扩大，而后材料在小于板料厚度的凸、凹模间隙中受到挤压变形，使材料厚度显著变薄。所以变薄翻边的变形程度不仅取决于翻边系数，而且取决于壁厚的变薄系数。变薄系数一般用变薄翻边后制件的壁厚与变薄翻边前材料原始厚度之比表示，一次变薄翻边的变薄系数可取0.4～0.5。

变薄翻边凸缘高度H₁可按下式计算，如图6-9所示。

式中 H——无变薄翻边的翻边高度（mm）；

z——凸、凹模之间单边间隙（mm）；

h₁——没有变薄的部分高度（mm），。

（1）螺纹底孔的变薄翻边 在生产中，为使板料上的螺纹底孔增加其高度，广泛应用变薄翻边的方法，见图6-10和表6-10。

图6-9 变薄翻边

图6-10 螺纹底孔的翻边

表6 - 10 螺纹底孔的翻边工艺计算

螺纹底孔的翻边一般适用于M5以下的螺纹。翻边时有两种方法，在材料性能允许的情况下，冲孔和翻边可同时进行，在一道工序中完成。否则，必须先冲孔，然后在第二道工序上翻边。

如果在级进模上翻边，最好是预先冲孔。

表6-11为螺纹底孔变薄翻边的经验数据。

（2）中、大型孔的变薄翻边 中、大型孔的变薄翻边，一般采用阶梯形凸模进行翻边，如图6-11所示。凸模直径逐渐增大成阶梯形，第一个阶梯直径仅完成许可的翻边数值，后面的阶梯直径根据许可的变薄系数使制件直壁逐步变薄并使其高度增加。用阶梯凸模进行变薄翻边时，应有足够的压料装置，并应有良好的润滑。

表6 - 11 螺纹底孔变薄翻边的经验数据