翻 孔 与 翻 边

翻孔与翻边A、翻圆孔在板料冲压件上，常常有翻孔（通常用于孔边缘翻成竖立边或做螺纹底孔用）与翻边（外边缘翻成竖立边）的工艺。本文着重论述翻螺纹底孔（翻孔边缘当然也在其中啦）的冲压成形工艺、计算方法以及冲模结构。薄板冲压件进行螺纹联接，需要有大于料厚的联接螺纹长度，以确保其联接可靠性，增强其负载能力，才能达到使薄板冲件联接牢靠、重量小的目的，从而使其成为结实、轻巧、紧凑的理想结构零件。在仪器仪表、电子电器、各类家电、家用器具、玩具等产品的板料冲压件上，经常采用M2-M10的小螺纹联接结构。大量采用翻孔和翻边等工艺方法，冲成这些小螺纹底孔，再施以攻丝。不仅能取代钻孔而且大幅度提高生产效率，同时能获得精确尺寸、一致性好的底孔，并可使螺纹联接有足够的长度，从而确保其联接可靠性及设计要求的承载能力。1、螺纹底孔的计算合适螺纹底孔的大小，不仅取决于螺纹直径，而且与其螺距有着密切的关系，通常可按下式计算：当tL≤1时，取：螺纹底孔直径dZ＝螺纹直径d－螺距tL当tL＞1时，取：螺纹底孔直径dZ＝螺纹直径d－(1.04～1.06)螺距tL式中tL－螺距，mmdz－螺纹底孔直径，mmd－螺纹直径，mm也可不必计算，直接查表1就可以了。表1;螺纹底孔直径的合理值(mm)[细牙螺纹可以查其它教科书]螺纹直径d螺距tL底孔直径dzM1M2M3M4M5M6M8M10M12M14M16M18M200.250.40.50.70.811.251.51.75222.52.50.751.62.53.34.256.78.510.211.913.915.417.42、冲制螺纹底孔的基本工艺方法用冷冲压冲制板料冲压件上螺纹底孔的主要工艺方法有如下几种：(1)厚料冲孔：当冲件厚t可以满足螺纹联接所需长度时，可用冲孔工艺解决。通常在这种情况下，多为厚料冲小孔，即冲制螺纹底孔的直径dz，见表2。螺纹联接的最小有效长度取决于螺纹直径、螺距并与联接件的材料种类密切相关。也见表2。表2;厚板冲制小螺纹底孔参数(中碳钢冲件)[细牙螺纹可以查其它教科书]冲件料厚t(mm)螺丝直径d螺距tL(mm)底孔直径dz(mm)要求螺纹联接最小长度Lmm(mm)3M2M3M40.40.50.71.62.53.31.72.22.64M3M4M50.50.70.82.53.34.22.22.63.25M4M5M60.70.813.34.252.63.23.36M5M6M8M100.811.251.54.256.78.53.23.34.65.78M8M10M12M141.251.51.7526.78.510.211.94.65.76.87.810M10M12M14M161.51.75228.510.211.913.95.76.87.88.512M10M12M14M16M18M201.51.75222.52.58.510.211.913.915.417.45.76.87.88.59.610.5从表2可以看出，一些t≥3～12mm的中厚板冲件，其料厚可以满足螺纹直径适中的一些紧螺纹联接要求的螺纹联接长度。故可用冲孔工艺方法直接冲制螺纹底孔而不必翻孔。螺纹底孔不仅尺寸要求较严，孔壁也要求垂直平整。否则，用一般标准间隙或大间隙冲孔，均不能满足攻丝要求，除非另加扩孔或铰孔工序。由于普通冲孔的孔壁有个较大的锥度，且仅孔深三分之一为光洁壁，余下三分之二撕裂孔壁，孔径大，表面又粗糙，甚至是个台阶。所以，为一次冲制成螺纹底孔，通常都采用精冲方法冲孔或小间隙厚料冲小孔工艺对表2所列小螺纹底孔的冲制加工，那么这样做显然是不经济的，那么有一个好方法可以解决这个问题：就是把冲头做成阶梯形的，最下面一段是用一般标准间隙或大间隙冲孔，紧接着上面一段为整修孔，如图A。这些冲压制孔工艺都已在生产中普遍应用，比较成熟。尤其在仪表、开关电路行业、应用较多。图A(2)变薄翻孔由左图B可知翻孔时是会变薄的，变形原理就不必赘述了，以后我们就称翻孔为变薄翻孔吧。对薄料（t≤3mm）冲件采用变薄翻孔冲制小螺纹底孔是目前国内使用广泛的工艺方法。通过对薄料的变薄翻孔，增加螺纹底孔的轴向长度，使螺纹联接长度加大，使螺纹联接结构更坚固、可靠。同时，还能有效减小产品重量。利用变薄翻孔冲制螺纹底孔多用于料厚t≤3mm的薄板冲件。其翻孔几何尺寸参数可由表3直接查出。表3;变薄翻边冲压成形螺纹底孔推荐参数[细牙螺纹可以查其它教科书]冲件料厚t(mm)螺纹直径d翻边预冲底孔直径d0翻边预螺纹孔直径dz翻孔凸缘外径Dz翻孔凸缘高度H1M2M2.5M3M4φ1φ1.1φ1.15φ1.2φ1.6φ2.1φ2.5φ3.3φ2.4φ3.1φ3.6φ4.41.72.02.22.61.5M3M4M5M6φ1.5φ1.6φ1.7φ2.2φ2.5φ3.3φ4.2φ5φ3.2φ4.2φ5.6φ6.42.22.63.23.32M4M5M6M8φ2φ2.1φ2.2φ3φ3.3φ4.2φ5φ6.7φ4.3φ5.4φ6.6φ8.333.43.84.62.5M5M6M8M10φ2.5φ2.6φ3φ3.6φ4.2φ5φ6.7φ8.5φ5.6φ7φ8.4φ10.73.94.24.95.43M6M8M10M12φ3.2φ3.4φ3.8φ4.3φ5φ6.7φ8.5φ10.2φ7.1φ8.5φ11φ12.44.65.35.76.23、变薄翻孔成形小螺纹底孔的工艺技术在进行翻孔之前，需要在胚料上加工出待翻孔的预冲孔，其孔径d按弯曲展开的原则求出.就A3、Q235、08～20钢、H62～H68黄铜、304不锈钢、SPCC及软态紫铜等材料的薄板冲压件变薄翻孔成形小螺纹底孔而言，控制和合理确定其极限翻孔系数，是保证变薄翻孔成形合格螺纹底孔的关键。推荐极限翻孔系数：=d/D=0.40～0.45，(也可以查其它教科书上的相应极限翻孔系数表）推荐按以下各式进行小螺纹底孔的变薄翻孔工艺计算：预冲底孔直径d≈(0.45～0.50)预螺纹底孔dz(mm).或按公式计算：翻边孔外径：Dz=螺纹底孔do+1.3t(用于判断壁厚攻牙时会不会攻穿).翻预螺纹孔高度：或在正常情况下，采用上述计算方法及推荐工艺参数，翻孔不会开裂，并具有足够的翻孔壁厚和强底，达到较好的翻孔质量。★先拉深后翻边的方法是一种很有效的方法，但若是先加工预制孔后拉深，则孔径有可能在拉深过程中变大，使翻边后达不到要求的高度，这一点应加以考虑。4、冲模结构设计要点翻边凸缘作为紧螺纹联接的螺母基体，对其尺寸精度要求较高：变薄翻孔高度H、翻孔内孔即螺纹底孔dz、翻孔凸缘外径Dz等，允许偏差均为±0.05～±0.1mm。这对冲模的结构设计及有关工艺计算，都提出了较高要求。翻孔凸模的结构形状设计及翻孔间隙的合理确定是这类冲模结构设计成败的关键。图a~g所示翻孔凸模常用的结构形状，可供设计选用。5、翻边模工作部分的设计★翻边凹模圆角半径可取该值等于零件的圆角半径；★翻边凸模圆角半径应尽量取大些，做成球形或抛物线形,平底凸模可取r≥4ｔ以便有利于翻边变形。★凸、凹模单边间隙＝（0.75～0.85）ｔB、压铆螺母现代制造机箱机柜类产品，由于要求其连接牢固，普遍采用压铆螺母与压铆螺钉，用于板材厚度可薄到0.8毫米左右，螺纹尺寸可到从M2到M10的螺纹连接，大大地优于变薄翻孔成形螺纹底孔的工艺！压铆螺母（外购标准件）压铆螺钉（外购标准件）可以优先采用哦！C、翻非圆孔如图5-20所示的孔边缘由内凹曲线、外凸曲线及直线构成，在翻边的工艺计算时要分别考虑。对内凹曲线部分，可看作是圆孔的一部分，属伸长类翻边。图5-20当α≤180°时，由于邻近金属的影响，其变形程度较圆孔将有所提高。该部分翻边系数可由下式确定：式中—圆孔极限翻边系数，可查表5-11、表5-12；—曲线部分夹角(度)。当α＞180°时，相邻部分金属的影响已不明显，此时应按圆孔翻边的极限系数判断其变形的可能性。对于低碳钢板，不同α的翻边系数也可由表5-15确定。外凸曲线部分类似于浅拉深，属压缩类翻边，此时的翻边系数实质上就是拉深系数，可用下式表示式中—翻边线曲率半径；—孔边缘曲率半径。的选用可参考前面拉深系数。直边部分可近似按弯曲变形考虑。表5-15低碳钢内凹曲线翻边系数坯料相对厚度0.020.030.050.08~0.120.150.200.30＞1801651501351201059075604530150.080.730.670.600.530.470.400.330.270.200.140.070.600.550.500.450.400.350.300.250.200.150.100.050.520.480.430.390.350.300.260.220.170.130.090.040.500.460.420.380.330.290.250.210.170.130.080.040.480.440.400.360.320.280.240.200.160.120.080.040.460.420.380.350.310.270.230.190.150.120.080.040.450.410.3750.340.300.260.2250.1850.1450.110.080.04在确定翻边前预制孔的形状和尺寸时，对这三部分分别按圆孔翻边、拉深及弯曲计算。内凹曲线部分的宽度应比直边部分增大5%~10%，以弥补其翻边后高度的减小。最后对计算结果适当修正，使各段圆滑连接。C、外缘翻边平面外缘翻边平面外缘翻边可分为内凹外缘翻边和外凸缘翻边，如图5.2.7所示内凹外缘翻边，其应力应变特点与内孔翻边近似，变形区主要受切向拉应力作用，属于伸长类平面翻边，材料变形区外缘边所受拉伸变形最大，容易开裂。如图5.2.7所示外凸缘翻边，有的也称为折边，其应力应变特点类似于浅拉深，变形区主要受切向压应力作用，属于压缩类平面翻边，材料变形区受压缩变形容易失稳起皱。图5.2.7外缘翻边a)b)a)内凹外缘翻边b)外凸缘翻边内凹外缘翻边的变形程度用翻边系数Es表示：（5.2.9）式中、的含义见图5.2.7a，内凹外缘翻边时≤R-，外凸缘翻边时≥-R。外凸缘翻边的变形程度用翻边系数Ec表示：（5.2.10）式中、的含义见图5.2.7b。外凸缘翻边时≥-R。内凹外缘翻边的极限变形程度主要受材料变形区外缘边开裂的限制，外凸缘翻边的极限变形程度主要受材料变形区失稳起皱的限制。假如在相同翻边高度的情况下，曲率半径越小，和越大，变形区的切向应力和切向应变的绝对值越大；相反当趋向于无穷大时，和为零，此时变形区的切向应力和切向应变值为零，翻边变成弯曲。1.内曲类（也称申长类）翻边变形程度应在坯料的两端对坯料的轮廓线做必要的2.外曲类（也称压缩类）翻边变形程度①采用较强的压料装置②凸模的曲面形状应修正③冲压方向的选取压缩类平面的翻边：①也要采用防皱的压料装置②也需修正坯料的展开形状压缩类曲面的翻边：①凹模的曲面形状应修正②冲压方向的选取原则与伸长类曲面翻边时相同