上篇第5章-其他成形工艺与模具
冲压工艺与模具设计第5章 其他成形工艺与成形模
5.1
胀形工艺与模具结构
翻边工艺与模具结构 缩口工艺与模具结构
5.2
5.3
5.1 胀形工艺与模具结构
5.1.1 胀形的变形特点
胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增 大以获得零件的加工方法，主要有平板坯料胀形 （如图5-1（a）所示）和空心坯料胀形（如图5-1 （b）所示）。 如图5-2所示是胀形时坯料的变形情况，坯料 外径是Ｄ，成形直径是ｄ，当两者比值Ｄ/ｄ＞３时， ｄ与Ｄ之间环形部分金属发生切向收缩所必需的径 向拉应力很大，属于变形的强区。在凸模的作用下， 环形部分金属根本不可能向凹模内流动，其厚度变 薄，表面积增大，形成一个凸起。
（1）圆孔翻边的特点 圆孔翻边如图5－10所示，坯料预先冲制直径为d的孔， 翻边时，坯料在凸模的作用下，孔径d不断扩大，最后变为 内径等于dT的竖边。翻边时变形区是内径为d、外径为的 环形部分，变形区应力状态为双向拉伸。翻边后变形区厚 度变薄，孔边缘切向伸长变形最大，厚度变薄最严重，也 是最易产生开裂的部位。坯料在DA的外缘部分受压边力F 的作用，不能向中心流动，不参与变形。
2．压缩类翻边
压缩类翻边分为沿不封闭外凸曲线进行的平面翻 边（如图 5-17 （ a ）所示）和在曲面坯料上进行的 压缩类翻边（如图 5-17 （ b ）所示）两种。它们的 共同特点是坯料变形区主要在切向压应力作用下产 生切向的压缩变形，中间部分容易起皱 压缩类平面翻边其变形类似于拉深，所以当翻边 高度较大时，模具上也要带有防止起皱的压料装置。 由于是沿不封闭曲线翻边，翻边线上切向压应力和 径向拉应力的分布是不均匀的，翻边后零件的高度 不平齐，中间高度大，两端高度小。
2．柔性胀形模
如图5-6所示是橡胶凸模胀形，其原理是利用 橡胶3作为胀形凸模，胀形时．橡胶在柱塞1的压 力作用下发生变形，从而使坯料沿凹模 2内壁胀 出所需的形状。橡胶胀形的模具结构简单，坯料 变形均匀，能成形形状复杂的零件，所以在生产 中广泛应用。但形生产率较低，只适合于批量不 大的冲压件生产。
9项目五 其它成形工艺与模具设计
压缩类翻边时常用材料的允许变形程度见表5-2。
表5-2 伸长类和压缩类翻边时材料允许变形程度
铝合金 黄铜 钢
材料名称
1035（软）（L4M） 1035（硬）（L4Y） 2A12（软）LY12M 2A12（硬）LY12Y
H62（软） H62（半硬） H68（软） H68（半硬）
Kf (一般指小圆弧部分的翻边系数)可小于圆孔翻边系数K0，两者的关系
大致是： Kf =(0.85~0.9)K0
图5-6 非圆孔翻边
低碳钢非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角a 大小，查表5-1。 表5-1 低碳钢非圆孔的极限翻边系数
a /(°)
比值r/(2 t)
50
33
20Βιβλιοθήκη 12.5～ 8.3图5-3 圆孔翻边
图5-4 圆孔翻边时变形区的应力与变形 图5-5 圆孔翻边时变形区内应力与应变分布
㈡变形系数及其影响因素
1、圆孔翻边变形系数
翻边变形区受二向拉应力即切向拉应力 和径向拉应力 的作用。切向拉应
力
θ
r
θ
是最大主应力，在孔口处达到最大值，此值若超过材料的允许值，翻边即会破裂。
因
Ｋ０表示，
其它成形（翻边、胀形、缩口等）工艺及模具设计工作过程与拉深
工艺及模具设计工作过程基本相同。翻边、胀形、缩口等工艺及模具设 计典型工作过程为：翻边件、胀形件、缩口件成形工艺性分析→翻边件、 胀形件、缩口件工艺计算→选择压力机→翻边、胀形、缩口模具设计
5.1 任务一 翻边
5.1.1工作过程
翻边工艺及模具设计典型工作过程为：翻边件翻边工艺性分析→翻边件 工艺计算→选择压力机→翻边模具设计
陕西科技大学材料学院《陶瓷工艺学》课件第五章 成型与模具
2.3
滚压成型的工艺控制：
(1)、泥料的性能： 泥料需一定的硬度（屈服值）保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量和屈服值。 泥料的延伸量和屈服值与其中塑性原料的多少和种类有关 和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸量过小，滚压时 易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服值过低，滚压时 易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，通过控制含水 率来调节可塑性以适应滚压成型 的需要。所以要严格控制含水率
5.3 成型过程： 5.4 注塑成型设备：
注塑成型机由加料、输送、压注、模型封合装置、温度和 压力控制部分。 注塑机有柱塞式和螺旋式两种。 注塑成型模具：注意： (1)、排气孔。(2)、冷却沟槽 。(3)、入口用高 耐磨性材料。
17
5.4 脱脂
除去有机添加剂的过程。 5.4.1 特点：时间长。 5.4.2影响 脱脂速率的因素： (1)、原料的特性。 (2)、有机添加剂的种类和数量有关。 (3)、生坯的形状、大小、厚度。
5
1.2 旋压的工艺特点与控制：
(1)、以“刮泥”的形式排泥，要求泥料屈服值低些。即泥料 的含水率稍高些，排泥阻力小。 (2)、“刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶 光时需加水来赶光表面。 (3)、模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径 小的制品，阴模旋压。一般转速控 制230 —400r/min。泥料水分21—23%。 (4)、“中心”准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)、样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口， 减小刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)、旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。
塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而 且能保证上下模准确定位。 (3)、模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。 14
模具设计与制造——第5章 其它冲压成形工艺与模具设计(5.1、5.4)
一、内孔翻边（续）
2．非圆孔翻边 变形区分类 非圆孔的极限翻边系数 K l' （一般指小圆弧部分的翻边系数） 可小于圆孔的极限翻边系数Ｋl
K = (0.85 ~ 0.95) K l
' l
非圆孔的极限翻边系数，可根据各圆弧段的圆心角ａ大小， 查pp180表5-6。
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
概述
在冲压生产中，通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和 尺寸的冲压成形工序，统称为其它冲压成形工序。 应用这些工序可以加工许多复杂零件。
伸长类成形：
如胀形和圆内孔翻孔，成形极限主要受变形区过大拉应力而 破裂的限制；
压缩类成形：
如缩口和外缘翻凸边，成形极限主要受变形区过大压应力而 失稳起皱的限制。
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
第四节 胀形
三、空心坯料的胀形
2.胀形的变形程度 常用胀形系数Ｋ表示
d max K= D
Ｋ和坯料伸长率δ 的关系为
d max − D δ= = K −1 D
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
第四节 胀形
三、空心坯料的胀形
3.胀形的坯料尺寸计算 坯料直径Ｄ 坯料长度Ｌ 式中
d max D= K
L = l[1 + (0.3 ~ 0.4)δ ] + b
非圆孔翻孔
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
1－凹模 2－顶料板 3－凸模
伸长类曲面翻边凸模形状的修正
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
曲面翻边时的冲压方向
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
1－凹模 2－压料板 3－凸模
压缩类曲面翻边凹模形状的修正
第五章 其它冲压成形工艺与模具设计
第五章其它工艺与模具设计
一、局部胀形
冲压工艺与模具设计
局部胀形是一种使材料发生拉伸，形成局部的 凹进或凸起，借以改变毛坯形状的方法。主要用于
加强筋 和凸形 压制、 零件及 艺术装 饰品的 浮雕压 制。
k1
lmax l0
1
k1max 1 0.8 2n
冲压工艺与模具设计
第五节 大型覆盖件的成形
大型覆盖件是指汽车、拖拉机等构成汽车车身或 驾驶室、覆盖发动机、底盘和内部零件的薄金属板料 制成的异形体零件。
外缘外凸翻边属压缩类翻边，其变形特点是：变形区 材料受切向压缩应力，产生压缩变形，厚度增加，易起皱。
一、圆孔翻边 1、变形机理
冲压工艺与模具设计
2、成形极限
K d0 dm
冲压工艺与模具设计
翻边系数K与竖直边缘厚度t
影响圆孔翻边成形极限的因素：
若零件的翻边高度较大难于一次成形，内壁又
允许变薄时，可采用变薄翻边，以提高生产率并节 约材料。
变薄翻边时，成形凸模、凹模间的间隙小于坯 料的厚度。
变薄翻边属于体积变形，变形程度不仅决定于 翻边系数，还决定于竖边的变薄系数K，K用下式表 示：
K t1 t0
四、变薄翻边
冲压工艺与模具设计
一次变薄翻边的变薄系数可取0.4～0.5，甚至 更小。变薄翻边预制孔的尺寸的计算，应按翻边前 后体积不变的原则进行。
用阶梯凸模进行翻边。
生产中常用变薄翻边来成形小螺纹底孔。
第二节 胀形
冲压工艺与模具设计
胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大 以获得零件的加工方法。主要用于平板毛坯的局部胀 形、圆柱形毛坯的胀形及平板毛坯的胀拉成形等。
《冲压工艺学》教学大纲讲课教案
《冲压工艺学》教学大纲《冲压工艺及模具设计》教学大纲开课单位：材料工程系学分：3 总学时：48H（理论教学48学时）课程类别：选修考核方式：考试课程编号：00000000基本面向：材料成型与控制工程专业一、本课程的目的、性质及任务本课程是“材料成型及控制工程”专业三个方向的主干专业课之一，它是一门理论与实践联系很紧密的课程。
冲压工艺理论是模具设计的基础，而模具设计则是实现冲压工艺的核心，学生在学习中两者不可偏废。
本课程的主要任务是使学生掌握各种冲压成形的变形规律，掌握工艺计算方法，判断板料成形难易程度以及掌握各种模具结构与设计要点。
通过学习，能够对中等难度冲压零件进行工艺分析、设计，基本能确定各种冲压零件生产的最佳工艺方案并能够设计冲压模具。
二、本课程的基本要求1、了解国内外冲压工艺及模具技术的发展现状和趋势。
2、掌握冲压工艺的基本成形理论、分析各类冲压件成形工艺特点，具有初步分析各种常见冲压缺陷和提出生产中解决措施的基本能力。
3、能够运用冲压参考书籍和资料，对中等程度的冲压零件进行工艺分析，拟定工艺路线和确定工艺参数，并能设计出技术上可靠、经济上合理的冲压模具。
4、熟悉冲压模具与各种压力机的连接要求。
5、通过冲压理论课程学习和冲压实验课动手能力培养，使学生具有一定的设计能力和科研能力。
三、本课程与其它课程的关系先修课程：《机械制图C》、《机械设计A》、《金属材料及热处理》、《互换性与测量技术基础a》、《机械制造技术基础C》、《材料成形原理》、《材料成形设备》、《模具CAD/CAM》。
在学本课程同时应学《模具制造技术》、《材料成形CAE》《汽车覆盖件模具设计与制造》、《锻造工艺及模具设计》、《塑料成型工艺及模具设计》、《模具寿命及失效分析》、《特种塑性成形技术》、《材料成形技术的新发展(讲座)》。
四、本课程的教学内容第一章绪论（一）冲压生产在国民经济中的地位和作用，冲压生产的特点及优越性，国内外冲压技术的现状及发展趋势；（二）冲压工艺的分类及特点；（三）本课程的基本内容及学习方法。
压塑工艺及模具设计——上篇 塑料压制成型第五讲 压制成型设备(二)
洪慎章·塑料压制成型压塑工艺及模具设计——上篇 塑料压制成型第五讲 压制成型设备（二）洪慎章(上海交通大学塑性成形技术与装备研究院，上海 200030)摘要：压塑与注塑采用不同类型的塑料，前者采用热固性塑料，后者采用热塑性塑料。
压塑成型工艺及模具设计是一门不断发展的综合科学，不仅随着高分子材料合成技术的提高，压塑成型设备的更新，成型工艺的成熟而改进，而且随着计算机技术，快速造型技术，数值模拟技术，数字化应用技术，智能技术等在压塑成型加工领域渗透而发展。
本讲座内容主要包括：压制成型工艺及分类，压制件设计，压制模结构设计及其零件设计，压制成型设备，压制塑件质量控制及缺陷分析，压制成型模应用举例；压注成型原理及工艺过程，压注成型模具结构设计，压注成型压力的计算，压注成型设备的选择，压注塑件质量及缺陷分析，压注成型模应用举例。
关键词：压制件设计及其成型；压制工艺及其模具结构设计；压制成型设备；压制塑件质量及缺陷；压注成型工艺及设备选择；压注模具结构设计；压注塑件质量及缺陷分析中图分类号：TQ320.661文章编号：1009-797X(2020)20-0001-07文献标识码：BDOI:10.13520/ki.rpte.2020.20.001 上海交通大学教授，曾任上海交通大学锻压教研室副主任，上海模具技术研究所教研室主任，中国锻压学会模具学术委员会委员。
1952年考入浙江大学机械系金工专业学习，1953年被选派为留苏预备生在北京外国语学院学习，1960年毕业于原苏联列宁格勒加里宁工学院机械系锻压专业，获技术科学副博士学位。
长期从事塑性成形加工教学及科研工作，主要研究方向为材料近净成形的各种新技术及成形过程数字化控制。
1987年获中国船舶工业总公司科技进步三等奖。
在国内外技术期刊上发表论文400多篇，编著及参编出版著作45本。
关于塑料方面成型已出版了15本。
洪慎章随着生活水平的提高，汽车需求量不断增长，导致道路拥堵、汽车尾气排放污染的日益严重。
模具制造工艺学第5章
5.1 电火花成型加工 应用举例
大量生产的塑料勺子示意图
1.首先进行产品设计，然后 按照设计图样制作铜电极。
2.铜电极安装到EDM机床上， 作为塑料凹模的工件也安 装到工作台上。
5.1 电火花成型加工 应用举例 3.利用火花放电原理加工。
4.完成凹模加工。
2)工具电极的种类及性能特点
常用电极材料可分为铜和石墨，一般精密、小电极 用铜来加工，大的电极用石墨。
5.1.1 电火花加工原理、特点及分类
1．电火花加工的基本原理
石墨电极 1）加工性能好，成型容易，但加工时有污染； 2）宽脉冲大电流情况下损耗小，适合粗加工； 3）密度小，重量轻，适宜制造大电极； 4）单向加压烧结的石墨有方向性； 5）精加工时损耗较大； 6）易产生电弧烧伤；
是用粗规准加工出型腔的基本轮廓，以获得较高的加工速 度和较低的电极损耗；然后用中、精规准逐级修光，以达 到所需的表面粗糙度和加工精度。
粗规准一般选脉冲宽度ti＞400μs，脉冲电流幅值大的 一组脉冲参数来进行粗加工。 中规准是粗、精规准之间的过渡参数，其脉冲宽度在50～ 400μs，之间。
精规准的脉冲宽度一般在20μs一下，工作电流与很小。
5.1.3 模具电火花穿孔加工 电火花穿孔加工：用电火花加工通孔的方法
电火花穿孔加工冲裁模具的凹模
凹模的尺寸由工具电极来保证 凹模的尺寸为L2，工具电极相应的尺寸为L1，单边火花间 隙值为SL，则L2=L1+2SL
5.1.3 模具电火花穿孔加工 1．型孔电火花加工方法
（1）直接法
直接法是用加 长的钢凸模作为电极加 工凹模的型孔，加工后 再将凸模上的损耗部及分类 1．电火花加工的基本原理
第5章 成形工艺与模具设计
2、螺纹底孔变薄翻边 当工件很高时，可采用减小凸、凹模间隙，强迫材 料变薄的方法，以提高生产率和节约材料。 螺纹底孔的变薄翻边基本形式如图所示。
1
1
1
1 0
3
小孔翻边模
3、外缘翻边 外缘翻边的变形特点及变形程度 外凸的外缘翻边，其变形 性质、变形区应力状态与不用 压边圈的浅拉深一样。变形过 程中材料易于起皱。 内凹的外缘翻边，其特点 a） b） 近似于内孔翻边，变形过程中 外缘翻边 a）外凸外缘翻边 b）内凹外缘翻边 材料易于边缘开裂。 外凸的外缘翻边变形程度Ep的计算式为：
a）
b）
翻边形式 a）内孔翻边 b）外缘翻边
内孔翻边的变形特点及变形系数 内孔翻边的变形程度用翻边系数K0表示。
d0 K0 D
K0值愈小，则变形程度愈大。圆孔翻边时孔边不破 裂所能达到的最小翻边系数称为极限翻边系数（Kmin）。 极限翻边系数与许多因素有关，主要有： 1）材料的塑性 2）孔的边缘状况 3）材料的相对厚度 4）凸模的形状
平面（曲面）形零件
2.加强窝 加工时时，毛坯直径与凸模直径的比值应大于4，属 于胀形性质的起伏成形。
平板毛坯局部压加强窝时的许用成形高度和尺寸
表 5-2 简 图 加强窝的尺寸和间距 h a mm D 6.5 8.5 10.5 13 15 18 24 31 36 43 48 55 L 10 13 15 18 22 26 34 44 51 60 68 78 l 6 7.5 9 11 13 16 20 26 30 35 40 45
Ep b Rb
内凹的外缘翻边变形程度Ed的计算式为：
Ed b R b
4、固定套翻边模设计 翻边前为Ф80mm、高15mm的无凸缘圆筒形工件， 如图所示。 1）计算预孔尺寸 D=39mm，H=4.5mm D1=D+2r+t=39+2×1+1=42mm h=H-r-t=4.5-1-1=2.5mm 翻边前工序图
第五章成形工艺与成形模设计
式中：
tan F 2 Ht b 12 2 tan
F 所需胀形力t 材料厚度
H 胀形后高度
t 材料厚度
摩擦系数，一般 0.15 ~ 0.20
芯轴锥角，一般
0
8
，100
，12
0
，15
0
.
5.1.4 胀形模结构
1－凹模 ２－分瓣凸模 3－拉簧 4－锥形芯块 斜块胀形模
墩压胀形模 1-上模板；2-上凹模；3-下凹模； 4-下模板；5-凸轮；6-轴承钉；7-手把；8-凸模
ａ）零件 ｂ）凸模
5.2.3 翻边模结构
1.结构 与拉深模相似，但凸模圆角半径较大，常做
成球形或抛物面形。（以避免成为拉深）凹模圆 角半径影响不大，一般取工件圆角半径（但应大 于翻边圆角半径）。
2.凸、凹模间隙
Z≥t：—翻边力较小，精度不高； Z﹤t：—翻边竖壁垂直要求较高。
内孔翻边模
内、外缘翻边模
l，l1一材料单向拉伸的延伸率
k 一胀形变形区变形前后截面的长度
一形状系数，加强肋在0.7～0.75
起伏成形前后材料的长度
（半圆肋取最大值，梯形肋取最小）
若加强肋不能一次成形，则应先压制半球形 过渡形状，再压出工件所需形状。
如加强肋与边缘的距离小于（3~5t） 时，在 成形中由于边缘的收缩，需考虑增加切边余量。
或
d D 1.14(r t ) 2h
2
式中 D—翻边直径； r—翻边件半径； t—材料厚度。
（3）非圆孔翻边 变形特点： I部分视为圆孔翻边； II视为弯曲 变形；III部分视为拉深。
最小圆角部分进行允许 变形程度的校核。 翻边系数：
Kf =(0.85~0.9)K0 预制孔：分别按弯曲，翻边，拉深展开；圆弧处 宽度比直线部分宽5～10%，再光滑连结。
其他成型工艺与模具设计
第五章其他成型工艺与模具设计5.1概述在冲压生产中，除冲裁、弯曲和拉深工序以外，还有一些是通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形工序，如胀形、翻边、缩口、旋压和校形等，这类冲压工序统称为其它冲压成形工序。
应用这些工序可以加工许多复杂零件，如图5.1.1所示的自行车多通接头，就是通过切管、胀形、制孔、圆孔翻边等工序加工的。
这些成形工序的共同特点是通过材料的局部变形来改变坯料或工序件的形状；但变形特点差异较大，胀形和圆内孔翻孔属于伸长类成形，成形极限主要受变形区过大拉应力而破裂的限制；缩口和外缘翻凸边属于压缩类成形，成形极限主要受变形区过大压应力而失稳起皱的限制；校形时，由于变形量一般不大，不易产生开裂或起皱，但需解决弹性恢复影响校形精确度等问题；至于旋压这种特殊的成形方法，可能起皱，也可能破裂。
所以在制定成形工艺和设计模具时，一定要根据不同的成形特点，合理设计。
图5.1.1 自行车多通接头5.2胀形图5.2.1是胀形时坯料的变形情况，图中涂黑部分表示坯料的变形区。
当坯料外径与成形直径的比值Ｄ/ｄ＞３时，ｄ与Ｄ之间环形部分金属发生切向收缩所必需的径向拉应力很大，属于变形的强区，以致于环形部分金属根本不可能向凹模内流动。
其成形完全依赖于直径为ｄ的圆周以内金属厚度的变薄实现表面积的增大而成形。
很显然，胀形变形区内金属处于切向和径向两向受拉的应力状态，其成形极限将受到拉裂的限制。
材料的塑性愈好，硬化指数ｎ值愈大，可能达到的极限变形程度就愈大。
由于胀形时坯料处于双向受拉的应力状态，变形区的材料不会产生失稳起皱现象，因此成形后零件的表面光滑，质量好。
同时，由于变形区材料截面上拉图5.2.1 胀形变形区应力沿厚度方向的分布比较均匀，所以卸载时的弹复很小，容易得到尺寸精度较高的零件。
起伏成形俗称局部胀形，可以压制加强筋、凸包、凹坑、花纹图案及标记等。
图5.2.2 是起伏成形的一些例子。
经过起伏成形后的冲压件，由于零件惯性矩的改变和材料加工硬化，能够有效地提高零件的刚度和强度。
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主讲教师：刘维
翻边
●将薄板坯料边部或坯料上预制孔边部窄带区域
的材料弯折成竖边的塑性加工方法。
●作用：
①制成与其他零件装配连接的部位；
②提高零件的刚度；
③大型钣金成形时，控制破裂或褶皱。
按工艺特点分类
内孔翻边
外缘翻边：外缘内凹翻边，外缘外凸翻边
变薄翻边
按变形性质分类
压缩类翻边：变形区材料受切向压应力，压缩变形，厚度增加，易起皱。
包括了外缘外凸翻边。
伸长类翻边：变形区材料受拉应力，切向伸长，厚度变薄，易破裂。
包括了圆孔翻边、外缘内凹翻边。
圆孔翻边
把平板上或空心件上预先制好的孔扩大成带有竖立边缘的孔。
●圆孔翻边工艺分析
凸模底部材料在凸模的作用下，孔内径不断扩大，材料逐渐靠近凹模内壁
而形成侧壁。
变形是局部的，主要发生在位于凸模底部的（D0-d0）的环形部分，该区
是翻圆孔的变形区。
变形区材料沿切向和径向受拉，切向和径向均伸长、厚度减薄。
圆孔翻边工艺分析
网格变形分析：变形区变形不均匀，径向伸长不明显，切向变形较大，且愈到口部伸长愈多，口部减薄最为严重。
圆孔翻边工艺分析
翻边系数：坯料上预制孔的初始直径d0
与翻边成形完成后竖边的中径d m比值，
K=d0 d m
翻边系数K表示圆孔翻边时的变形程度，K值越小，翻边变形程度越大。
（式1）
圆孔翻边工艺分析
圆孔翻边过程中，孔边缘处的材料所承
受的切向拉应力和拉应变的作用最大，
材料厚度减薄最严重。
因此，孔边缘是
圆孔翻边成形的变形危险区。
圆孔翻边的成形极限可根据口部是否发
生破裂来确定。
当翻边系数减小到使孔
的边缘濒于破裂时，这种极限状态下的
翻边系数称为极限翻边系数K l。
圆孔翻边工艺分析
圆孔翻边成形极限的影响因素：
①材料种类及其力学性能：材料伸长率δ和硬化指数n大，成形极限大。
②预制孔的孔口状态：孔缘无毛刺和无冷作硬化时，K l小，成形极限大。
③材料的相对厚度：相对厚度愈大，K l愈小，成形极限愈大。
④凸模的形状：球形、锥形和抛物线形凸模翻边，变形均匀性好；平底凸
模，变形均匀性较差；平底凸模中，相对圆角半径越大，变形均匀性就
越好，极限翻边系数可越小。
圆孔翻边工艺设计
●在翻孔前通常需要预冲出翻孔用的圆孔，因此
翻边工艺计算时，先根据翻边孔的直径算出预制孔的直径；
●再根据翻孔件的翻孔高度及翻孔系数确定能否
一次翻成。
若一次翻边不能达到翻边高度，应先拉深，然后在底部冲孔，再翻边。
圆孔翻边工艺设计
①预制孔直径可根据弯曲件中性层长
度不变的原则作近似计算
d0=D1−πr+t0
2
+2h1
化简为，
d0=d m−2h−0.43r−0.72t0（式2）（式3）
圆孔翻边工艺设计
②翻边高度核算，判能否一次翻成，
h=d m
2
1−K+0.43r+0.72t0
将极限翻边系数代入，可得到允许的最
大翻边高度。
当工件要求的高度大于允
许的最大翻边高度时，就需要先拉深，
再冲孔，后翻边。
（式4）
圆孔翻边工艺设计
③拉深后再翻边，先计算翻边能达到
的最大高度
h1max=d m
2
1−K l+0.57r+
t0
2
预制孔直径为
d0=K l d m
翻边前的拉深高度为
h2=h−h1max+r+t0（式5）（式6）
（式7）
圆孔翻边工艺设计
①平底凸模的圆孔翻边力，
F=1.1πd m−d0t0σs
式中，σs为材料的屈服强度。
②球底凸模的圆孔翻边力，
F=1.2πd m t0σs m
式中，m为系数，可查表确定。
（式8）（式9）
●圆孔翻边模具结构
翻边模的结构与拉深模相似。
平底凸模的圆角半径应尽可能大，凹模圆角对翻边成形影响不大，可按零
件圆角确定。
若零件对竖边垂直度有要求，凸凹模之间的单边间隙可取为（0.75~0.85
）t0，保证翻边后的竖边成为直壁。
内凹翻边
用模具将毛坯上内凹的边缘，翻成竖边的冲压加工方法称为内凹翻边。
其应力和应变情况与圆孔翻边相似，属于伸长类翻边。
内凹翻边
内凹翻边的变形程度，
E s=Rα−R−bα
R−bα
=
b
R−b
若内凹翻边变成程度过大，竖立边缘的切向伸长就比较大，容易发生破裂。
竖边边缘不破裂时极限变形程度，称为内凹翻边的成形极限E SL。
（式10）
外凸翻边
用模具将毛坯上外凸的边缘，翻成竖边的冲压加工方法称为外凸翻边。
其应力和应变情况与浅拉深相似，属于压缩类翻边。
外凸翻边（3）外缘翻边外凸翻边的变形程度，
E C =Rα−R +b αR +b α=b R +b 外凸翻边时由于切向压应力的作用，产生较大的压缩变形，容易起皱。
竖边边缘不起皱的极限变形程度，称为外凸翻边的成形极限E CL 。
（式11）@武汉理工大学
@武汉理工大学翻边工艺
要点小结
●翻边工艺的概念
●圆孔翻边（属于伸长类翻边）
●外缘翻边
内凹翻边（属于伸长类翻边）
外凸翻边（属于压缩类翻边）
@武汉理工大学谢谢观看。