冲压模具翻孔预冲孔的计算

一、

序言

CRD2005.11.21 15:16:19'05.11.21張国平2005/10/7

作成：CRD 李汝科

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翻孔是利用模具把板料的孔缘翻成竖边的冲压加工方法。翻孔主要用于制造出与其他零件的装配部位，或者是为了提高零件的刚度而加工出特定的形状。利用这种方法可以加工形状较为复杂、且具有良好刚度和合理空间形状的立体零件。所以在冲压生产中应用较广，尤其在汽车、拖拉机等领域应用更为普遍。

二、翻孔的变形分析

翻孔的主要变形是变形区内材料受切向和径向拉伸，愈接近预冲孔边缘变形愈大。因此，翻孔的失败往往是边缘拉裂，但是拉裂与否主要取决于拉伸变形的大小。翻孔的变形程度，一般用坯料预冲孔直径d0与翻孔后的平均直径D（材料中性层直径）的比值K0表示，称为翻孔系数，即

K0＝d0/D

δδ0中性层δ0a) 平板毛坯翻孔形状示意图

图（一）翻孔

b) 在拉深件底部翻孔形状示意图

显然，翻孔系数越小，变形程度越大。翻孔系数K0与竖边边缘厚度变薄量的关系可近似的表达为：

δ0=δK0其极限值为：

δ0=δ

式中：

K0minδ0—翻孔后孔边缘的壁厚；

δ—翻边前原始料厚；

K0min—极限翻孔系数。（参见表一）

δ中性层P2/7

可见，翻孔系数越小，坯料边缘变薄越严重。当翻孔系数减小到使孔的边缘濒于拉裂时(见图二），这种极限状态下的翻孔系数就称为极限翻孔系数。下表给出了一些常见材料的翻孔系数和极限翻孔系数。

表（一）几种常见材料的翻孔系数材料名称白铁皮软钢（δ=0.25～2mm)软钢（δ=2～4mm)黄铜H62（δ=0.5～4mm）铝（δ=0.5～5mm）硬铝合金钛合金TA1（冷态）TA5（冷态）翻孔系数K00.700.720.780.680.700.0.～0.680.85～0.90K0min0.650.680.750.620.0.800.550.75拉裂处图（二）被拉裂实物写真

三、平板毛坯翻孔的工艺计算

翻孔的毛坯计算是利用板料中性层长度不变的原则近似地进行预冲孔直径大小和翻边高度的计算。δ—翻边前原始料厚；d0—预冲孔直径D—中性层直径

D1—翻孔变化区直径

中性层δr—翻孔处内圆角H—翻孔高度

h—翻孔处直段高度

图（三）平板毛坯翻孔计算示意图

平板毛坯翻孔预冲孔直径d0可以近似地按弯曲展开计算。由图（三)可知：

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D1d02

πδ＝rh22

∵D1＝D＋2r+δ

h=H-r-δ

∴d0=D－2（H－0.43r-0.72δ）

根据翻孔系数，校核一次翻孔可能达到的翻孔高度为:

H= +0.43r+0.72δ

Dd01= +0.43r+0.72δ2DDd02∵K0=

d0DD1K0`∴H= +0.43r+0.72δ2如果将极限翻孔系数K0min代入翻孔高度公式，便可求出一次翻孔的极限高度，即：

DHmax= +0.43r+0.72δ1K0min2当翻孔高度要求较高，用平板毛坯不能直接翻出所要的高度时，可采用加热翻

孔、多次翻孔(以后各次的翻孔，其K0值应增大15%-20%)或拉深后冲底孔再翻孔的工艺方法。当然，翻孔高度也不能过小（一般H﹥1.5r)。如果H过小，翻孔后回弹严重，直径和高度尺寸误差大。在工艺上，一般采用加热翻孔或增加翻孔高度，然后再切除的方法。

三、在拉深件底部翻孔的工艺方法计算

在拉深件底部翻孔，这是一种常用的冲压方法。当翻孔高度较高，一次翻孔难以达到要求时，可将平板毛坯先进行拉深，再在拉深件底部冲孔后再翻孔。其工艺计算过程是:先计算允许翻孔高度h，然后按零件的要求高度H及h确定拉深高度h1，及预冲孔直径d0。

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δδ—翻边前原始料厚d0—预冲孔直径D—中性层直径r—翻孔处内圆角H—翻孔总高度h—翻孔高度h1—拉深高度

中性层δ图（四）在拉深件底部翻孔计算示意图

注：图四中AB段弧长＝由图（四）可知：翻孔高度

πδr22πδr22δ2Dd0δhr22Dd010.57r2DDδ1K00.57r22预冲孔直径

δd0D1.14r2h2或

d0K0D拉深高度

注：K0—为翻孔系数（见表一）

h1=H-h+r+δ

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四、图片写真

翻孔位置 图(五)制品Yoke-ESD20T翻孔

(图六) 制品Yoke-ESD20BLVA翻孔

翻孔位置 图(七) 制品Yoke-430翻孔

图(八) 制品Yoke-D16翻孔

翻孔位置

图(九) 制品Fluxring-DBC74翻孔 图(十) 制品Yoke-ER70翻孔

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翻孔位置 图(十一) 制品Yoke-ESD25BG翻孔 图(十二) 制品Brkt-AS11625L-D翻孔

预冲孔位置

图(十三) 制品Yoke-ESD20T料带

预冲孔位置

图(十四)制品Fluxring-DBC74料带

预冲孔位置

图(十五)制品Yoke-ESD20BLVA料带

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预冲孔位置图(十六) 制品Brkt-AS11625L-D料带

以上