冲孔翻孔复合模结构＊

周淑容，郑 浩，李小明

（四川职业技术学院，四川遂宁 629000）

1 引言

随着现代工业技术的持续高速发展，模具使用越来越广泛，被广泛应用到汽车、家电、航空航天、消费电子、仪器仪表以及医疗器械等等领域。其中，冷冲模是模具的一种，它在模具行业生产总值中约占40%。它是利用安装在压力机上的模具，在常温下对材料施加压力，使其产生分离、成形或接合，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的制件的加工方法[1]。

2 冲孔翻孔工序介绍

冷冲压工序的分类方法很多，按照不同的分类方法，可将其分为分离工序和成形工序。翻边工序属于成形工序的一种，它是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘冲制成竖立边的成形方法。但在制件的弯曲时，制件毛坯的变形仅仅只局限在弯曲线的圆角部分，而翻边时毛坯的圆角部分和边缘部分都要参与变形，都属于变形区，所以翻边变形要比弯曲变形复杂得多，这也给翻边工序带来一定的加工难度。根据坯料的边缘状态和应力、应变状态的不同，翻边可以分成外缘翻边（见图1）和内孔翻边也即为翻孔（见图2），也可分为伸长类翻边和压缩类翻边[2～3]。本文主要阐述内孔翻边。

图1 外缘翻边

图2 内孔翻边

所谓内孔翻边就是在预先打好孔的坯料上，沿孔边缘将材料翻起成竖立直边的冲压方法。内孔翻边按孔的形状，又可分为圆孔翻边和异型孔翻边[4]。

3 冲孔翻孔复合模结构

五金钣金件上面通常有内孔翻边的工序（文中把内孔翻边工序简称翻孔工序），其结构用于攻丝，起制件之间螺钉连接用。模具上大部分传统翻孔的加工方法是先冲一个很小的预孔，再翻孔，前后分两工序。这两个工序的传统做法又可以分成3种方式。

方式一：单工序模具成形。当采用单工序模具成形时，就需要制造两副模具，冲预孔一幅模具（见图3），而翻孔又要制造另一幅模具（见图4），而且要占用两套冲压设备。这种冲压工艺占用人工多，工件转运时间长，而且加工精度还不高，制造成本也会相应的增加很多，生产周期也会加长，生产效率更是会大大降低[5]。

图3 冲孔模

图4 翻孔（边）模

方式二：级进模成形。该种方式就是把冲预孔和翻孔在模具的两个工位上来完成,需要在两个工位之间进行相对精确的定位，来保证制件的精度。这种方式相对第一种方式而言有一定的优势，就是制件的精度和生产效率都有一定的提高。但也有一定的缺陷，虽然制件的精度相比单工序模具有提高，但由于冲预孔和翻孔是在不同工位完成的，肯定存在一定的定位误差，无形之中加大了模具制造的难度；另外由于存在一定的定位误差，所有制件的精度还有待进一步提高。

方式三：复合模成形。就是在模具的一个工位上同时完成冲预孔和翻孔这两个工序。但这样的模具结构对模具设计和模具的加工都提出了较高的要求。制造难度大大增加。

从分析来看，以上3 种方式都可以成形出冲孔翻边这样的工序件，但是都有一定的不方便之处。本文介绍的这种冲孔翻孔的复合结构，可较好的解决上述3种方案存在的一些问题。其结构原理是：在翻孔内设计一种可以上下浮动的冲小孔凹模，用压块装入凹模板内，在工作初期，冲小孔凹模在弹簧力的作用下与凸模前端形成剪切，冲掉小孔废料；进一步向下工作，冲小孔凹模在冲压力的作用下，向下活动，凸模的第二段与凹模板孔为翻孔间隙，形成翻孔动作，冲床到下死点。回程的时候，活动的冲孔小凹模在弹簧的作用下复位，又可以起到推料钉的作用，将翻孔后的制件从凹模板内推出，完成一次成形。工作状态如图5、图6、图7、图8所示，该结构目前已经获得国家专利。

图5 初始状态

图6 冲小孔状态

图7 翻孔状态

图8 复位状态

使用该结构冲切过程动作可靠，制件质量美观，结构简单实用，效果好，可以广泛运用于各类制件的冲孔、翻孔同时成形的模具中。

4 复合模结构的应用

图9所示为某公司的一个冲压制件，材料为Q235，料厚为2mm，其中有翻M5mm 的螺纹孔的冲压工序。经过工艺分析，将该处的翻孔工序在一个工位上用文中所示的专利机构来完成，排样结果如图10 所示，装配图如图11 所示。投入生产后，生产的制件性能良好，能满足其技术要求，大大提高了生产率。

图9 制件图

图10 排样图

图11 模具装配图