钣金件翻边孔冲压工艺的研究_丁惠文

钣金件翻边孔冲压工艺的研究

丁惠文

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

摘要：本文通过对钣金件翻边孔冲压加工的工艺研究，改善冲压模具结构以解决翻边孔带废料问题。关键词：翻边孔；带废料；工艺分析；模具

Abstract：Through the research on turned-out holes’ punch process, it improves the structure of punching tooling mold and eliminate the waste during punching turned-out holes. Practical practice showed that it reliable and effective, and it can be popularized and applied.

Key words：turned-out holes；waste during punching process；process analysis；tooling mold

引言

钣金件的连接常采用自攻螺钉连接紧固，对于材料厚度小于1mm 的钣金件，为保证连接的牢固，螺钉孔要求采用翻边孔形式，这些翻边孔直径基本都小于6mm，属于小直径翻边孔。翻边孔的加工直接影响到零件的质量、生产效率及连接的可靠性。

1 常用的翻边孔加工形式

翻边孔是沿内孔周围将材料翻成侧立凸缘的冲压工序。

常见的翻孔冲压加工形式有：有预孔的翻孔和无预孔的翻孔。

(1)有预孔的翻孔

如图1所示，先冲好预孔，再采用抛物线的翻孔凸模翻孔，此类凸模有光滑圆弧过渡，翻孔质量良好[1]。但有预孔的翻边孔，需要先冲孔，再翻孔，增加了工序，影响生产效率，不适合减员增效的要求。

(2)无预孔的翻孔

常用的有穿刺翻孔形式和冲孔翻孔形式

穿刺翻孔形式，如图2所示，凸模端部采用60度锥形结构[1]，冲制的翻边孔边缘不平齐，容易割伤手，不能满足部分客户的要求。

冲孔翻孔形式，如图3所示，凸模采用阶梯形式，前段冲孔，后段翻孔，一次完成，冲制的孔边缘平齐，

不需要增加工序。

Research on Process of Punching Turned-out Holes

图1 有预孔的翻孔

图2 穿刺翻孔

边缘不齐

图 3 冲孔翻孔

(3)变薄翻孔

钣金件螺钉连接时为保证连接牢固，要求螺钉孔翻孔凸缘高度不低于2mm，当料厚较小时，常规翻孔凸缘高度达不到要求，只能采用变薄翻孔形式。

变薄翻孔是指通过使孔壁部变薄以增加翻孔凸缘高度的翻孔方式，广泛用于钣金件连接的螺钉孔的冲压。

综合考虑质量、安全和效率等方面，钣金件螺钉连接用的翻边孔普遍采用冲孔翻孔形式加工，而且是变薄翻孔。

2 翻边孔加工存在的问题分析及处理措施

2.1 翻边孔孔口开裂

孔口圆周上产生裂纹。主要是冲出的预孔断面有撕裂面，产生毛刺，该处存在应力集中点，在翻孔过程中该处塑性差，容易开裂。采用延伸率较好的材料，能增加翻孔处的变形程度，减少翻孔开裂。在成型允许的情况下，尽量加大预孔孔径，减小翻孔的变形程度，有助于减少翻孔开裂。在结构允许的条件下，尽量采用薄料，以增大预孔的相对直径（D0/t）, 有助于减小翻孔开裂几率。模具设计时，翻孔凸模最好采用抛物线形或球面形，能增加局部的材料允许变形程度，减少开裂。冲压加工时，可以将翻孔的方向与冲预孔的方向相反，使毛刺位于翻孔的内侧，可减少开裂。

2.2 翻边孔孔口收口

翻孔后孔口收缩，凸缘不垂直，孔口直径变小，会造成装配时打螺钉困难。

造成收口的主要原因有材料的回弹、凸模与凹模之间的间隙z/2偏大等。生产时采用性能较好的材料，回弹小，可以改善收口问题。模具设计时，选取合适的凸凹模间隙，可以保证翻孔凸缘垂直。凸模与凹模之间的间隙一般取略小于材料厚度，经验取值可参考表1。

2.3 翻边孔高度不足

翻孔后凸缘高度不足，直接减小了螺钉与孔的旋合长度，影响螺钉连接的可靠性。影响翻孔凸缘高度的因素有预孔孔径过大等。选取较小的冲预孔孔径，可以加高翻孔高度。在预孔孔径不能减小时，可采取变薄翻孔形式，使壁部变薄来增加翻孔凸缘的高度。

2.4 翻边孔根部R过大

翻孔后根部R过大，会造成装配时根部有相当一部分与螺钉无接触，减小了螺钉与孔的旋合长度，降低了螺钉连接的可靠性。

导致翻边孔根部R过大与材料厚度、翻孔凹模入口圆角有关。材料厚度越厚，根部R会越大；凹模入口圆角越大，翻孔根部R也会越大。

要减小翻边孔根部R，应尽量选用薄料，模具设计时设计较小的凹模入口圆角。当使用较厚的材料或凹模入口圆角小于2倍的材料厚度时，翻孔凸模应设计增加带整形的台肩，在冲压行程末端对根部R进行整形，或者单独增加整形工序。

2.5 翻边孔带废料

采用冲孔翻孔形式加工翻边孔时, 冲孔时凹模上是没有对应结构匹配的，材料是拉断的，冲孔废料可能随机粘连在孔边缘，造成经常带有冲切废料现象（如图4所示），这些废料取料、搬运时的振动易散落在模具工作面或零件上，造成零件表面产生压印缺陷（如图5所示），需要人工返修，对外观件返修很难达到要求，只能报废处理，浪费人力和材料；翻边孔废料如带至总装易割伤操作人员，并影响打螺钉；对电器类零件，如翻边孔废料在打螺钉时掉落到电器元件内还容易造成短路而导致电器安全问题。[1]

长期以来，因翻边孔带废料而导致以上一系列的产

材料厚度（t）凸、凹模间隙（z/2）

0.50.45

0.60.55

0.80.7

1.00.85

1.2 1.0

1.5 1.3

2.0 1.7

表1 翻孔间隙经验值