钣金件翻边孔冲压工艺的研究

钣金件翻边孔冲压工艺的研究

作者：韩晓雨刘贺

来源：《中国科技博览》2017年第33期

[摘要]在本文之中，主要是针对了钣金件翻边孔冲压工艺进行了分析，在这个基础上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。

[关键词]钣金件；翻边孔；冲压工艺；分析

中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0125-01

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.钣金主要用途及工艺

1.1 主要用途

一是普通冷轧板SPCC。SPCC是指钢锭经过冷轧机连续轧制成要求厚度的钢板卷料或片料。SPCC表面没有任何的防护，暴露在空气中极易被氧化，特别是在潮湿的环境中氧化速度加快，出现暗红色的铁锈，在使用时表面要喷漆、电镀或者其它防护。

二是镀锌钢板SECC。SECC的底材为一般的冷轧钢卷，在连续电镀锌产线经过脱脂、酸洗、电镀及各种后处理制程后，即成为电镀锌产品。SECC不但具有一般冷轧钢片的机械性能及近似的加工性，而且具有优越的耐蚀性及装饰性外观。在电子产品、家电及家具的市场上具有很大的竞争性及取代性。例如电脑机箱普遍使用的就是SECC。

三是热浸镀锌钢板SGCC。热浸镀锌钢卷是指将热轧酸洗或冷轧后之半成品，经过清洗、退火，浸入温度约460°C的溶融锌槽中，而使钢片镀上锌层，再经调质整平及化学处理而成。SGCC材料比SECC材料硬、延展性差（避免深抽设计）、锌层较厚、电焊性差。

四是不锈钢SUS301。Cr（铬）的含量较SUS304低，耐蚀性较差，但经过冷加工能获得很好的拉力和硬度，弹性较好，多用于弹片弹簧以及防EMI。

五是不锈钢SUS304。使用最广泛的不锈钢之一，因含Ni（镍）故比含Cr（铬）的钢较富有耐蚀性、耐热性，拥有非常好的机械性能，无热处理硬化现象，没有弹性。

1.2 钣金工艺

钣金工艺一般来说基本设备包括剪板机（Shear Machine）、数控冲床（CNC Punching Machine）/激光、等离子、水射流切割机（Cutting Machine）、折弯机（Bending Machine）、钻床以及各种辅助设备如：开卷机、校平机、去毛刺机、点焊机等。

通常，钣金工艺最重要的四个步骤是剪、冲/切/、折/卷，焊接，表面处理等。钣金有时也作扳金，这个词来源于英文platemetal，一般是将一些金属薄板通过手工或模具冲压使其产生塑性变形，形成所希望的形状和尺寸，并可进一步通过焊接或少量的机械加工形成更复杂的零件，比如家庭中常用的烟囱，铁皮炉，还有汽车外壳都是钣金件。

钣金件就是薄板五金件，也就是可以通过冲压，弯曲，拉伸等手段来加工的零件，一个大体的定义就是：在加工过程中厚度不变的零件.相对应的是铸造件，锻压件，机械加工零件等，比如说汽车的外面的铁壳就是钣金件，不锈钢做的一些橱具也是钣金件。现代钣金工艺包括：是灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。

钣金件的表面处理也是钣金加工过程非常重要的一环，因为它有防止零件生锈，美化产品的外观等作用。钣金件的表面前处理的作用主要是去油污，氧化皮，铁锈等，它为表面后处理作准备，而后处理主要是喷（烤）漆，喷塑以及镀防锈层等。

3D软件中，SolidWorks、UG、Pro/E、SolidEdge、TopSolid、CATIA等都有钣金件一项，主要是通过对3D图形的编辑而得到板金件加工所需的数据（如展开图，折弯线等）以及为数控冲床（CNC Punching Machine）/激光、等离子、水射流切割机（Laser，Plasma，Waterjet Cutting Machine）/复合机（Combination Machine）以及数控折弯机（CNC Bending Machine）等提供数据。

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。

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。

3.翻边孔带废料的工艺分析与改善

分析常规的冲孔翻孔冲压过程，如果将冲预孔与翻孔分开为两道工序，则翻孔时小会有带废料情况，但需要增加人员和设备投入，为保证减员增效，小能增加单独冲预孔工序，只能采取冲孔翻孔一次加工的形式。分析模具结构，翻边孔带废料主要原因是模具结构上存在缺陷，在凸模前段冲孔时凹模部位没有对应结构与之匹配，材料小是剪切而是拉断的，当孔周边部分分离后，随着凸模的下行，废料可能会向下翻转没有完全分离，凸模继续下行翻孔时，凹模部位为直壁形式，翻孔凸模与凹模之问留有问隙，该问隙一般为单边1个料厚或略小于料厚，这就为废料留存提供了空间，导致废料仍能残留在零件上。

（1）在翻孔凹模内部增加与凸模前段预冲孔部位配合的浮动凹模结构，拟达到先正常冲预孔的目的，经过试生产验证，因中部增加的结构为浮动结构，其空间受限，只能选用较小的弹簧，弹簧很快失效导致冲预孔废料不能正常切断而使翻孔仍然带废料。（2）在翻孔凹模内增加台肩，消除废料残留空间，拟通过翻孔凸模的下行，在翻孔凸模与台肩的配合作用下将废料与零件彻底分离并从漏料孔漏下，以彻底避免废料粘连在翻边孔上导致零件取出时仍粘连废料或废料在取料、搬运过程中掉落在模具工作面或工件上而压伤零件。对翻孔凸模、凹模结构改进，凹模增加台肩，凸模上冲预孔段与翻孔段采用弧线过渡，提高翻孔质量。

总结

通过对钣金件翻边孔冲压加工工艺进行分析及研究，对翻边孔加工常见问题制定了解决措施。针对采用冲孔翻孔形式冲压加工翻边孔过程中普遍存在的带废料问题，经对常规使用的凸模和凹模结构进行分析，制定了改善方案，生产验证表明，可以彻底解决翻边孔带废料问题，解决了冲压生产难题，有效减少返工和报废，降低成本，提高效率，消除安全隐患，可以进行推广应用。