本发明专利技术公开了一种液压冲孔翻边方法及分块式冲孔翻边装置，翻边方法包括：计算冲孔及翻边间隙处材料是否发生开裂，并且间隙处材料凸起高度是否小于允许高度。若冲孔直径和翻边直径同时满足所述两个条件时，采用一体式液压冲孔翻边；否则，采用分块式液压冲孔翻边。分块式冲孔翻边装置包括上模、下模、冲孔冲头、翻边挡块、翻边冲头。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管件液压成形装置及方法，更具体地说，涉及一种液压冲孔翻边方法及分块式冲孔翻边装置。
技术介绍
液压成形技术适用于生产空心变截面轻体构件，在提高了成形件强度和刚度的同时又节约了材料降低了成本，因此在航空、航天和汽车领域具有广泛应用。液压冲孔是在液压成形模具中，以管内液体压力作为下模，同步完成冲孔，与模外冲孔相比，可以极大提高生产效率，同时提高冲孔位置精度。液压冲孔翻边是在液压冲孔同时翻边一定高度。近年来，随着液压成形零件应用领域不断扩展，对应的零件连接关系越来越复杂。同时，随着铝合金、镁合金等轻质材料的快速发展，焊接方法不再适用，连接方式也越来越多样化，一些液压成形零件需要冲孔后翻边一定高度，以镶嵌其他零件，或用于加工装配用内螺纹。对液压冲孔翻边，由于冲头翻边部分直径大于冲孔部分直径，为避免内压作用下材料在中间间隙位置外凸或发生开裂，采用的一种方法是设计镶块式翻边冲头，即冲孔冲头嵌套翻边镶块或螺母，冲头完成冲孔后，通过翻边镶块或螺母完成翻边。然而，该种方法通过翻边镶块或螺母较小的R角实现翻边，容易发生开裂且翻边高度受限，且翻边镶块被压入成形件翻边孔内需人工取出，而螺母通过该方式嵌入翻边孔内抗拉抗扭转强度等存在不足。另外一种方法是，在冲头中心设计盲孔，内部安装弹簧，避免液压胀形过程中开裂，液压胀形结束后，继续增大内压，实现由内向外冲孔，之后冲头下行实现翻边，但该种方式在冲孔阶段需要很高的内压，随着当前低压液压成形应用，设备实现由内向外冲孔困难。
技术实现思路
针对现有技术中存在的液压冲孔容易发生开裂且翻边高度受限，并且需要很高内压的问题，本专利技术的目的是提供一种液压冲孔翻边方法及分块式冲孔翻边装置。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种液压冲孔翻边方法，包括：计算冲孔及翻边间隙处材料是否发生开裂，并且间隙处材料凸起高度是否小于允许高度；若冲孔直径和翻边直径同时满足两个条件时，采用一体式液压冲孔翻边；否则，采用分块式液压冲孔翻边。根据本专利技术的一实施例，判断是否发生开裂的方法为判断是否满足：π4×(d12-d22)×pMAXη×π×(d1+d2)×t×στ]]>式中，d1为翻边直径，d2为冲孔直径；pMAX为整个整形过程中最大内压；η为系数，取值范围为0.65～0.8；στ为材料抗剪强度；t为管件厚度。根据本专利技术的一实施例，判断间隙处材料凸起高度是否小于允许高度的方法为判断是否满足：pMAX×rtσs′,]]>其中，(d1-d24)2+(r-h)2=r2;]]>式中r为自由胀形半径；σ′s为最大压力下材料的流动应力；h为胀形凸起高度。根据本专利技术的一实施例，一体式液压冲孔翻边的方法为：一体式液压冲孔翻边冲头下行，先完成冲孔；冲头继续下行，通过一体式液压冲孔翻边冲头圆弧过渡段完成翻边；冲头回退，完成冲孔翻边。根据本专利技术的一实施例，分块式液压冲孔翻边的方法为：液压胀形过程中，翻边冲头弧形段对应材料受内压作用发生自由胀形，但凸起高度小于允许值，翻边冲头受翻边挡块作用不被顶起；在冲孔阶段，首先冲孔冲头下行，楔形滑块受滑块挡块作用，压缩弹簧受压，仅冲孔冲头向下运动完成冲孔；冲孔冲头后端立方块下端面与翻边冲头后端立方块上端面接触，推动翻边冲头下行，完成翻边；冲孔冲头回退，楔形滑块受压缩弹簧作用嵌入滑块挡块楔形槽；冲孔冲头继续回退，楔形滑块带动翻边冲头回退到原位。为实现上述目的，本专利技术还采用如下技术方案：一种分块式冲孔翻边装置，包括上模、下模、冲孔冲头、翻边挡块、翻边冲头。上模为凹字形部件，上模中部的凹陷处设有冲孔冲头、翻边挡块和翻边冲头，上模的底部具有与下模的上部相匹配的凹槽，下模近似于长方体，其上部具有与上模的底部相匹配的凹槽。翻边挡块固定于上模内，其中央具有第一通孔，翻边冲头设置于翻边挡块的下方，其具有第二通孔，第一通孔和第二通孔对齐设置。冲孔冲头为凸字形部件，其凸出部分伸入第二通孔内，冲孔冲头和翻边冲头可活动地设置于上模内。根据本专利技术的一实施例，上模和下模之间形成管状空腔，管状空腔的两端设有密封头。根据本专利技术的一实施例，冲孔冲头和翻边挡块之间设有楔形滑块，楔形滑块通过压缩弹簧与冲孔冲头相连接。根据本专利技术的一实施例，翻边冲头的冲面包括平面部分及弧形部分。在上述技术方案中，本专利技术的液压冲孔翻边方法及分块式冲孔翻边装置能够解决液压冲孔容易发生开裂且翻边高度受限，并且需要很高内压的问题。附图说明图1为一体式液压冲孔翻边冲头俯视图；图2为一体式液压冲孔翻边冲头A-A剖视图；图3为一体式液压冲孔翻边冲头局部放大图；图4为冲孔翻边间隙材料胀形凸起示意图；图5为分块式液压冲孔翻边冲头俯视图；图6为分块式液压冲孔翻边冲头B-B剖视图；图7为分块式液压冲孔翻边冲头C-C剖视图；图8为分块式液压冲孔翻边冲头C-C剖视图局部放大图；图9为分块式液压冲孔翻边冲头胀形凸起局部放大图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。本专利技术首先公开一种液压冲孔翻边方法，其包括判断步骤和选择步骤。判断步骤为：计算冲孔及翻边间隙处材料是否发生开裂，并且间隙处材料凸起高度是否小于允许高度。选择步骤为：若冲孔直径和翻边直径同时满足两个条件时，采用一体式液压冲孔翻边；否则，采用分块式液压冲孔翻边。在液压胀形过程中，管内最大压力发生在整形过渡圆角阶段，或冲孔阶段，保证在该过程最大内压下，间隙处材料不会发生剪切开裂引起成形失败，间隙材料剪切断裂相当于由内向外冲环形孔，需满足：π4×(d12-d22)×pMAXη×π×(d1+d2)×t×στ]]>式中d1为翻边直径，d2为冲孔直径；pMAX为整个整形过程中最大内压；η为系数，一般取0.65～0.8；στ为材料抗剪强度；t为管件1厚度。其次，需保证在最大内压下，间隙处材料发生胀形凸起高度小于允许高度，不会发生胀形开裂，且后续翻边可将凸起展开，保证翻边面质量，最大内压下相当于该环形间隙内材料自由胀形，需满足：pMAX×rtσs′,]]>其中，如图4所示，(d1-d24)2+(r-h)2=r2]]>式中r为自由胀形半径；σ′s为最大压力下材料的流动应力，可采用屈服强度和抗拉强度的平均值简化计算，因小于抗拉强度，保证了不发生胀形开裂；h为胀形凸起高度，为使后续翻边凸起可展开，保证翻边面质量，凸起允许高度可取经验值2t。当冲孔直径和翻边直径满足判断步骤的两条件时，设计一体式液压冲孔翻边冲头5，如图1-图5所示。液压胀形过程中，冲孔、翻边间隙材料凸起，如图4所示，但不发生剪切开裂及胀形开裂，且凸起高度h小于2倍的壁厚。液压冲孔过程中，一体式液压冲孔翻边冲头5下行，先完成冲孔，冲头继续下行，通过一体式液压冲孔翻边冲头5圆弧过渡段52完成翻边，之后冲头回退，完成冲孔翻边。当冲孔直径和翻边直径不满足判断步骤的条件时，采用分块式液压冲孔翻边冲头5，如图6、图7、图8、图9所示，具体包括以下步骤：液压胀形过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液压冲孔翻边方法，其特征在于，包括：计算冲孔及翻边间隙处材料是否发生开裂，并且间隙处材料凸起高度是否小于允许高度；若冲孔直径和翻边直径同时满足所述两个条件时，采用一体式液压冲孔翻边；否则，采用分块式液压冲孔翻边。
【技术特征摘要】
1.一种液压冲孔翻边方法，其特征在于，包括：计算冲孔及翻边间隙处材料是否发生开裂，并且间隙处材料凸起高度是否小于允许高度；若冲孔直径和翻边直径同时满足所述两个条件时，采用一体式液压冲孔翻边；否则，采用分块式液压冲孔翻边。2.如权利要求1所述的液压冲孔翻边方法，其特征在于，判断是否发生开裂的方法为：判断是否满足：π4×(d12-d22)×pMAX<η×π×(d1+d2)×t×στ]]>式中，d1为翻边直径，d2为冲孔直径；pMAX为整个整形过程中最大内压；η为系数，取值范围为0.65～0.8；στ为材料抗剪强度；t为管件厚度。3.如权利要求1所述的液压冲孔翻边方法，其特征在于，判断间隙处材料凸起高度是否小于允许高度的方法为：判断是否满足：pMAX×rt<σs′,]]>其中，(d1-d24)2+(r-h)2=r2;]]>式中r为自由胀形半径；σs′为最大压力下材料的流动应力；h为胀形凸起高度。4.如权利要求1所述的液压冲孔翻边方法，其特征在于，一体式液压冲孔翻边的方法为：一体式液压冲孔翻边冲头下行，先完成冲孔；冲头继续下行，通过一体式液压冲孔翻边冲头圆弧过渡段完成翻边；冲头回退，完成冲孔翻边。5.如权利要求1所述的液压冲孔翻边方法，其特征在于，分块式液压冲孔翻边的方法为：液压胀形过程中，翻...
【专利技术属性】
技术研发人员：逯若东，吴磊，陈新平，蒋浩民，苏海波，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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