《模具设计》课件第二章.pptVIP

图2－62落料、拉深、冲孔、翻孔复合模2.翻孔

1)翻孔的变形特点及变形程度

如图2－63所示，翻边前毛坯直径为d，翻边变形区是内径为d而外径为D1的环形部分，且变形区材料受切向和径向两个方向拉应力的作用，其中切向拉应力是最大主应力，在坯料孔口处，切向拉应力最大。因此，翻圆孔时，最容易发生的问题是竖边孔口边缘被拉裂。为保证工件口部不被拉裂，应控制好实际翻孔时的变形程度。以翻孔前的孔(称预制孔)的孔径d与翻孔后孔径D之比值K来表示其变形程度，即称K为翻孔系数，则

K＝d/D (2－40)

K值越小，则变形程度越大。将翻圆孔时孔边不破裂所能达到的最小K值称为极限翻孔系数。影响极限翻孔系数的主要因素有：(1)材料的性能。塑性越好，K值越小。

(2)预制孔的相对直径d/t。d/t愈小，K值愈大。

(3)预制孔的加工方法。如钻出的孔比冲出的孔有更小的K值；翻孔的方向与冲孔的方向相反时，有利于减小孔口开裂。

(4)翻孔的凸模结构形式。

表2－24和表2－25分别列出了低碳钢在各种情况下的极限翻孔系数及各种材料的翻孔系数。图2－63翻孔变形区应力状态(a)毛坯；(b)翻孔件；(c)翻孔变形的应力状态表2－22低碳钢圆孔的极限翻孔系数Kmin表2－23各种材料的翻孔系数K翻孔后竖立边缘厚度可按下式估算：

(2－41)

式中：

t′——翻边后竖立边缘的厚度(mm)；

t——材料原始厚度(mm)；

K——翻孔系数。2)圆孔翻孔的工艺计算

(1)平板翻孔的工艺计算。

由图2－64知，预制孔直径d的确定公式为

d＝D－2(H－0.43r－0.72t) (2－42)上式可转化为竖边高度H的计算式：(2－43)图2－64平板坯料翻孔尺寸计算式中当K取Kmin时，H达到Hmax值。若零件的高度H＞Hmax时，一次翻孔成形可能会导致零件孔口边缘破裂，此时应采用多次翻孔、加热翻孔或先拉深再翻孔的工艺方法来成形该零件。采用多次翻孔时，每两次翻孔间需加退火工序，第一次翻孔以后的极限翻孔系数可取(1.15～1.20)Kmin，多次翻孔后制件竖立边壁厚变薄严重。若不允许制件壁厚变薄严重，可采用先拉深后冲孔再翻孔的方法。(2)先拉深后冲孔再翻孔的工艺计算。

先拉深后翻孔的高度h由图2－65可知(按中线计算)：

(2－44)

预制孔的直径d为

d＝KD或d＝D＋1.14r－2h 拉深高度h′为

h′＝H－h＋r (2－46)(2－45)图2－65先拉深后翻孔(3)翻孔力的确定。用圆柱平底凸模时，翻孔力的计算式为 F＝1.1πtσs(D－d) (2－47)

式中：F——翻孔力(N)；

t——材料的厚度(mm)；

σs——材料的屈服极限(MPa)；

D——翻孔后的孔的直径(mm)；

d——坯料的预制孔直径(mm)。

采用锥形或球形凸模时翻孔力略小于上式的计算值。3)翻孔模的间隙

为保证翻孔竖立边缘的挺直，翻孔模单边间隙值应略小于材料的厚度，一般取单边间隙值Z为

Z＝(0.75～0.85)t (2－48)

式中，若先拉深后翻孔，则取小值；若平坯料翻孔，则取大值。表2－16圆筒形件的极限拉深系数(带压料圈)表2－17圆筒形件的极限拉深系数(不带压料圈)需要指出的是，在实际生产中，并不是所有情况下都采用极限拉深系数。为了提高工艺稳定性，提高零件质量，必须采用稍大于极限值的拉深系数。

2)圆筒形件的拉深次数与工序尺寸的计算

(1)拉深次数的确定。

当拉深件的拉深系数m(d/D)大于第一次极限拉深系数［m1］，即m＞［m1］时，则该拉深件只需一次拉深就可拉出，否则就要进行多次拉深。需要多次拉深时，其拉深次数可按以下方法确定：

①推算法。先根据t/D和是否压料条件从表2－16或表2－17查出［m1］，［m2］，［m3］，…，然后从第一道工序开始依次算出各次拉深工序件直径，即d1＝［m1］D，d2＝［m2］d1，…，dn＝［mn］dn－1，直到dn≤d。即当计算所得直径dn稍小于拉深件所要求的直径d时，计算的次数即为拉深的次数。

②查表法。圆筒形件的拉深次数还可从各种实用的表格中查取。如表2－19是根据坯料相对厚度t/D与零件的相对高度H/d查取拉深次数；表2－19则是根据t/D与总拉深系数m查取拉深次数。表2－18圆筒形件相对高度H/d与拉深次数的关系表2－19圆筒形件总拉深系数m(d/D)与拉深次数的关系(2)