板料冲压件螺纹底孔冲压成形技术Word下载.docx
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2冲制螺纹底孔的基本工艺方法
用冷冲压冲制板料冲压件上螺纹底孔的主要工艺方法有以下几种：
（1）厚料冲小孔与精冲孔
当冲件厚t能够知足螺纹联接所需长度时，可用冲压制孔工艺解决。
往常在这种状况下，多为厚料冲小孔，即冲制螺纹底孔的直径dz≤t或稍大于t，见表2。
螺纹联接的最小有效长度取决于螺纹直径、螺距并与联接件的资料种类亲密相
关。
表2厚板冲制小螺纹底孔参数（中碳钢冲件）
冲件料厚
要求螺纹联接
底孔直径
最小长度
螺丝直径d
螺距tL（mm）
t（mm）
d（mm）
Lmm（mm）
3M3
4M4
5M4
6
8
10
12
15
从表2能够看出，一些t≥3～12mm的中厚板冲件，其料厚能够知足螺纹直径适中的一些紧螺纹联接要求的螺纹联接长度。
故可用冲孔或精细冲孔、冲小孔诸工艺方法冲制螺纹底孔。
螺纹底孔不单尺寸要求较晋严，孔壁也要垂直平坦。
不然，攻制螺纹时因丝锥较细而长，冲制孔壁因冷作硬化较硬，很易磨损与折断。
故一般用标准空隙或大空隙冲孔，均不可以知足攻丝要求，除非另加扩孔或铰孔工序。
而这样做明显不经济。
这里介绍用精冲孔或小空隙厚料冲小孔工艺对表2所列小螺纹底孔的冲制加工。
这些冲压制孔工艺都已在生产中推行应用，比较成熟。
即使使用一般国产标准压力机进行精冲孔或厚料冲小孔工艺，国内使用也很广泛，特别在仪表、开关电路行业、应用许多。
（2）变薄翻边
对薄料冲件采纳变薄翻边冲制小螺纹底孔是当前国内使用宽泛的工艺方法。
经过对薄料的变薄翻边，增添螺纹底孔的轴向长度，使螺纹联接长度加大，使螺纹联接构造更牢固、靠谱。
同时，还可以有效减小产品重量。
利用变薄翻边冲制螺纹底孔多用于料厚t≥3mm的薄板冲件。
其翻边几何尺寸参数列入表3，供参照。
表3变薄翻边冲压成形螺纹底孔介绍参数
螺纹直径
翻边预冲底
翻边预螺纹
翻边凸缘外
翻边凸缘高
孔直径
径
度
d
d0
dz
Dz
H0
φ1
φ
M2.5
（3）冷挤压
φ5
φ2
φ3
φ7
φ11
对料厚t≤2mm的薄板冲件，采纳冷挤压的方法在板料上冲挤出近似翻边的螺纹底孔。
此工艺不必预冲孔，用闭式冷挤模冲挤。
凸模压入板料后，资料在凹模中环绕在凸模四周从头分派成环状凸缘，进而获取孔径精准、高度足够的螺纹
底孔。
孔的尾端带有薄薄的连皮，在改制螺纹时由丝锥冲去。
这种工艺早在60年中期已在外国应用。
其长处是冷挤孔凸缘壁厚比翻边的厚而平均，加上冷挤
中比翻边更强烈的冷作硬化，使其螺纹联接拥有更高的负载能力。
但该工艺到现在还没有在国内推行应用。
3冲制小螺纹底孔的工艺技术
在t>
3～12mm的中厚板上冲制d≤t的小孔作为螺纹底孔dz，不单生产效率高，并且质量好，交换性强。
同时，冷作硬化效应还可以提升螺纹强度。
为此，在料
厚能保证螺纹联接长度时，为保证制螺纹底孔的孔形及孔壁垂直度与光洁表
面，即使dz>
t仍采纳冲小孔或精冲孔的工艺技术加工，可省去一般冲孔后增添扩孔与铰孔工序，获取优秀的经济效益。
厚料冲小孔及精冲孔与一般冲大孔在工艺技术上的主要差别在于：
（1）一般冲大孔的冲孔空隙Z值，以中碳钢为例，Z=（5%～10%）t（单边，下同）。
故冲出孔径上小下大带有明显的锥度，仅上部约料厚三分之一为光明带，孔口
下部约料厚三分之二孔壁为粗拙的扯破断面。
而冲小孔与精冲孔的冲孔空隙
Z=%～1%）t,仅为一般冲大孔的十分之一左右，故冲出孔尺寸精准，孔壁垂直，孔壁表面粗拙度可达～。
（2）在中厚板上冲大孔，往常都采纳硬性卸料板，板料在自由状态下冲孔；
冲小
孔与精冲孔均采纳强力压料板，冲孔时在板料冲孔直径四周（5～8）d范围内施
加～σs的压料力（σs为冲件资料的折服极限），约为一般弹压卸料板压料力的
3～5倍，见图～m各图。
（3）与尽人皆知的一般冲大孔的分别变形过程不一样，厚料冲小孔与精冲孔均使资料处在三向压应力状态下，以微空隙进行塑性纯剪切或靠近塑性纯剪切的分别变形过程。
冲孔废料由同凸模强迫冲挤进入凹模孔中。
当要求较高的冲孔尺寸精度和孔壁表面质量时，一定适合的减小冲孔空隙，增添压料力，以便产生更好的冲挤过程，见图1。
（4）精冲及冲小孔的孔壁与凸模中心线平行，没有一般冲大孔那样的锥度，并且
孔的尺寸较稳固。
往常冲出孔直径比凸模稍大，孔壁为100%光明带，其表面粗拙度Ra值为～μm。
（5）因为清冲孔，冲小孔的分别变形过程与一般冲大孔截然相反，见图1。
如使用一般标准机械压力机实行精冲孔，冲小孔时，除计算最大冲孔力外，还应计
算其冲裁功，以便正确地选定设施吨位。
而在计算最大冲孔力时，采纳众所周
知的传统计算公式则不切合冲小孔、精冲孔的实质状况，介绍使用Timmerbeil
公式：
Pmax=Loto（1-t'
/t）σb（N）
（1）
式中Pmax--最大冲孔力，（N）
L--冲裁线长度即冲孔周长，（mm）
t--冲孔件料厚，（mm）
t'
--冲孔初始阶段，凸模挤入资料深度，（mm）
σb--冲孔件资料抗拉强度，（MPa）
（1-t'
/t）--取决于冲件资料屈强比，即σs/σb比值。
就05～20钢而言，
/t）之值约在～之间。
只按最大冲孔力（冲裁力）选定压力机吨位是很不够的。
因为，压力机的输出压
力取决于它的曲轴抗弯强度和齿轮齿廓的抗剪强度；
而压力机输出的冲压（有效）功则取决于它的飞轮贮备能量大小及其电机输出功率大小和充许的超载能力。
功率超载会使其飞轮转速急剧降落，电机滑差，线圈过热而烧毁。
压力机的公
称压力是曲柄旋转至下死点前30°
、滑块下行至下死点前%的行和地方产生的整个行程的最大压力。
大于%行程各点的压力都小于公称压力，行程中间点压力最小，仅为其公称压力的一半。
压力机输出的冲压功随飞轮转速降落而减少。
电机驱动飞轮旋转贮备能量。
飞轮转速达到额定转速才能达到设计规定输出的冲压（有效）功。
与上述公称压力同样，电机功率、飞轮转速及有效功等参数，压力机使用说明书中都有详尽阐述。
计算时只需按下式求得的冲裁功小于所选压力机额定输出有效功，便可知足要求。
A=kpt/1000（J）
（2）
式中A--平刃中冲裁变形功，J
P--冲裁力，N
t--冲件料厚，mm
k--资料种类系数，见表4。
表4系数K数值
冲件资料
料厚（mm）
<
1～2
2～4
>
4
软钢
～
中硬钢
硬钢
铝铜（退火的）
因为中厚板冲小孔、冲深孔与一般冲孔的变形过程、板料受力状况以及对冲压力和功的需假如截然相反的，应予分别对待。
在一般冲裁过程中，对中厚低碳钢板冲孔，假如冲孔空隙适合，凸模只需进入
料厚的三分之一左右，冲孔就达成了，但因为此时空隙值达料厚的4%～13%t（单边），料厚的三分之二以上是拉断、扯破而不是剪切，故在冲击孔的上
边，即切近凸模的一面，孔的尺寸靠近凸模；
而下部孔的底面即贴在凹模表面的孔径则按近凹模尺寸。
故孔的上下两头直径相差两边的冲孔空隙。
即使按
4%t小空隙（单边）计算，如t=5mm,冲孔直径d=4mm,孔上、下部直径差0.4mm。
国内当前在中厚板上冲小孔的工艺方法除强力齿圈压板精冲孔外，还有在一般机械压力机长进行光洁冲裁，包含小空隙圆刃口凹模、小空隙截锥形和圆锥形以及分段台阶式凸模精冲孔、小空隙强力压料板压料冲深孔等多种方法。
图1示出在t=7mm低碳钢板上冲制φ2.5mm小孔的过程。
当强力压料板经过凸模导向护套在板料上5～8d冲孔范围内施加的压料力和凸模端面加压后使资料应力达到比率极限σn时，使资料进入弹性变形阶段1。
此时，凸模挤入资料
0.5mm，资料受压而齐集在凸模四周，形成稍微的环关突出；
凸模及压料板加大压力，应力达到资料的折服极限σ。
使冲孔资料进入2塑性流动阶段，凸模挤
入资料2mm,资料产生定向塑性流动，开始进入凹模；
凸模持续下行，进入资料
达33mm时，资料停止向孔周流动并大批挤入凹模。
此时刃口部分资料应力达到其抗剪强度极限στ并发生显微裂纹，即图示3剪切变形阶段；
凸模再下前进入资料3.5mm深时，上述显微裂纹扩展并沿凹模刃口出现剪切裂纹，开始剪
裂，见图1～4剪裂阶段；
凸模再持续下行至凹模刃口上表面～0.2mm时，完整剪断。
凸模把冲孔废料推入凹模洞口，达成最后的5推辞阶段。
中厚板冲小孔，包含冲孔直径d=t或稍大于t的凸模，一般都采纳图2所示加固构造。
但若冲制螺纹底孔，都采纳图2-a～g强力压料及可伸缩（见图.）导套或卸料板导向构造型式。
图2冲小孔凸模的常用加固构造型式
a～g系强力压料冲孔凸模加固构造；
可伸缩凸模护套；
c～e-局部强力压料；
f～g-导向压料构造；
h～m系固定卸料冲孔凸模加固构造；
一般冲孔凸模的加固构造。
4变薄翻边成形小螺纹底孔的工艺技术
据长久现场工作实践经验，就A3、08～20钢、H62～H68黄铜及软态紫铜等资料的薄板冲压件变薄翻边成形小螺纹底孔而言，控制和合理确立其变薄翻边系数Ko、翻边孔壁的变薄系数Eo等，是保证变薄翻边成形合格螺纹底孔的重点。
介绍变薄翻边系数：
Ko=do/dz=～（3）
介绍预冲孔直径：
do≥t（4）
介绍翻边孔壁变薄系数：
Eo=[（Dz-dz）/2]/t=～（5）
介绍按以下各式进行小螺纹底孔的变薄翻边工艺计算：
预冲孔直径：
do≈～dz（mm）（6）
翻边孔外径：
Dz=dz+（mm）（7）
翻边高度：
Ho=[t（D2z-d2z）/（D2z-D2z）]+～（mm）（8）
在正常状况下，采纳上述计算方法及介绍工艺参数，翻边孔不会开裂，并拥有足够的翻孔壁厚和强底，达到较好的翻边质量。
5冷挤压小螺纹底孔的工艺技术
在闭嘴构造冷锻模中，经过无毛边体积冲压，其实是冷挤压，获取尺寸精准、孔壁垂直的翻边螺纹底孔。
闭式模中冷冲挤所需压力较大，介绍用下式计算其冲压力PT：
PT=PσSVKT（N）（9）
式中F--冲压件的水平投影面积，mm2；
σS--冲件资料的折服强度，MPa；
V--闭嘴冷态体积冲压特征系数。
无毛边冲挤取V=～2；
KT--考虑冲压构造型式及外摩擦系数，一般取KT=～。
冷冲挤薄板成翻边小螺纹底孔时，凸模冲出底孔内径，因无预冲孔，凸模冲下
资料的体积，约大于凹模中环绕凸模之环状型腔容积的1～2%，即=（D2-d2）（H-h）+。
此中，d即dz，D即Dz。
因为工作时，凸模直径d及凹模腔直
径D都要蒙受骤裂摩擦，常常要常常加润滑油，加上资料的弹性变形，d与D尺寸反应在冲件上总比计算dz与Dz有少量偏差。
设计模具时应适合考虑这些因
素。
说明：
dz小螺纹底孔的底部连皮很薄，在攻制螺纹时，由丝锥顶部冲去，不必另设特意工序去除。
6冲模构造设计重点
在板料冲压件上，用冲压法获取螺纹底孔，所用冲模构造有一些不一样的特色，在设计这种冲模时，应注意以下一些重点：
（1）用冲压制孔即冲孔获取螺纹底孔时，用一般冲裁工艺冲孔，获取的孔形及孔径尺寸精度等均不可以知足作为螺纹底孔的最少要求，除非增添扩孔与铰孔工序。
因为一般冲孔的孔壁有个较大的锥度，且仅孔深三分之一为光洁壁，余下三分之二扯破孔壁，孔径大，表面又粗拙，甚至是个台阶。
因此，为一次冲制成螺纹底孔，往常都采纳：
冲深孔、光洁冲孔、精冲孔等工艺方法，以获取孔径尺寸精准、孔壁垂直、孔壁表面平坦光洁，完整知足作为螺纹底孔的各项精度要求。
这些与一般冲孔工艺不一样的上述各样冲孔工敢的工检同特色是：
冲孔
空隙小，仅为一般冲孔的10%左右，一般取空隙Z=%～1%t（单边）；
采纳强力弹压卸料板机构，不华侨能校平板料且可将板料压牢在凹模表面，约为一般冲裁
压料力的2～3倍。
在冲模构造设计上应表现这些特色。
不然就冲不出合格的螺纹底孔。
（2）在t<
3mm的薄板冲压件上，经过变薄翻边获取小螺纹底孔，所用冲模多为一模成形的多工位连续式复合模。
并且多半为冲孔、翻边、落料三工位连续模。
此中，翻边凸模的设计、空隙的合理值确立并一直保持平均是这种冲模设计的重点。
别的，对修长冲孔、翻边凸模的合理加固和进距限位装置的选择也十分重要。
（3）因为翻边凸缘作为紧螺纹联接的螺母基体，对其尺寸精度要求较高：
变薄翻
边凸缘高度Ho、翻边凸缘内孔即螺纹底孔dz、翻边凸缘外径Dz等，同意偏差均小于±
0.05c～v±
0.1mm。
这对冲模的构造设计及相关工艺计算，都提出了较高要求。
（4）翻边凸模的构造形状设计及翻边空隙的合理确立是这种冲模构造设计成败的重点。
图5所示翻边凸模常用的构造形状，可供设计采纳。
图5变薄翻边凸模的构造形状
有预冲孔翻边凸模，见图a～c；
无预冲孔翻边凸模（穿孔翻边），见图d～e。
图中符号意义：
t冲件料厚，d2翻边凸缘内径即螺纹底孔直径，Dz翻边凸缘外径，Ho翻边凸缘高度，do翻边预冲孔直径，Do翻边凸模杆部直径，d无预冲孔翻边凸模穿孔直径。
因为在薄板冲压件上经过变薄翻边获取的小螺纹底孔，对Ho、dz以及翻边凸缘
壁厚to=（Dz-dz）/2≈等参数值要求精度较高，一般应控制在±
～±
0.1mm。
往常都优先采纳图5a凸缘口部平坦度要求不高时，亦可用图5b、c所示凸模型
式。
无预冲孔翻边所获凸缘口部不齐，多半状况下仅用于t<
1.5mm薄料非螺纹底孔的翻边成形以及对Ho尺寸无精底要求的浅显螺纹底孔加工。
（5）进距限位装置的选摘要与冲件料厚及其尺寸大小与精度、冲模构造等相般配，关于单工位的翻边模和冲孔、翻边、落料复合模，以采纳各样挡料装置对
送进资料进距限位为主，包含：
固定挡料销、固定挡料板（块）及定位板、活动挡料销、自动挡料装置等。
而翻边件用多工位连续模，特别变薄翻边成形小螺
纹底孔的连续模，因为冲件料厚t<
3mm，又都采纳导柱模架、强力弹压卸料板构造，其进距限位装置大多使用侧刀。
侧刀有标准的与非标准的两大类。
常用的标准侧刃有一般带导头和不带导头的
二类各有矩形、凹槽形及单面凹槽形计六种都已归入国际～4--81《冷冲模侧刃和导料装置--侧刃》标准中，共计各38个规格，总计228个规格，可供设计采纳；
为了节俭资料，利用沿边废料和冲件能够进行无搭边排样等构造形状的特
点，用专用特别形状的侧刃，进行条料侧边的成形冲切及落料部裁，即通称的成形侧刃、落料侧刀。
使用侧刃的条件以下：
①用各样薄板金属资料大批生产中小尺寸、高精度冲件并要求有更高的生产率。
②冲件尺寸精度在ITIO级以上并有相当或更高的形位精度要求。
③使用标准侧刃，送料进距S≤50mm,送进偏差≤±
0.15mm；
使用非标准侧刃，进距大小不受限制，冲切形状也可按需要设定，但侧刃切料长度往常均等于进
距S。
④冲件料厚t≤0.5mm应优先采纳侧刃对进距限位；
t>
～1.0mm时，介绍使用侧刃；
1.0mm使用侧刃要与其余进距限位装置比较采纳。
⑤送料进距小，使用其余进距限位装置皆有困难或达不到要求的限位精度。
⑥采纳卷（带）料进行高速连续冲压。
在多工位连续模中，用侧刃限位比用固定挡料销、活动挡料销等精准、靠谱。
但一般标准侧刃只合用于有搭边排样，增添废料量、加大了冲裁力，使用冲模构造趋于复杂。
使用非标准成形侧刃、落料侧刃能够消减废料耗费，战胜标准侧刃弊端，发挥其优势。
7冲模的典型构造浅识
以下简介的几套冲模构造经生产中长久使用成效不错。
现就其构造浅识以下：
图6冲深孔模典型构造
凹模框2定位板3
导柱、导向卸料板4
压簧5
垫板.20
螺钉7上模座
模柄9冲孔凸模
凸模可伸缩扇形块护套
12导柱13
销钉导套16凹模
锒块19定位钉21
下模座
图7变薄翻边三工位连续式复合模图注：
压簧
24.防备栅28.卸料板29.导套
（1）厚料冲深孔模
往常当冲孔直径d≤～t时，在中厚板即t>
3mm的板上冲孔，优先介绍采纳这种冲深孔模。
该冲模使中加厚模座、加粗、导柱的强压卸料板导向中间导柱模架，高精度浮动模柄，加厚卸料板，故模具整体刚度好，导向好。
仅φ2.5mm的修长凸模，因采纳了全长导向的可伸缩扇形块式护套，且与凸模直径采纳了（基轴制）h7/H8配合，单边配合空隙控制在≤2%d较理想。
（2）变薄翻边多工位连续式复合模
该冲模为薄料小尺寸冲件的冲孔、翻边、落料三工位连续式复合模。
冲件的翻边凸缘高度
Ho=±
0.1mm,凸缘内径即螺纹底孔dz=φ±
0.1mm，凸缘口部翻边后不一样意有裂纹。
冲件外形尺寸=厚×
长×
宽=1×
5×
15mm，无更高的形位精度要求。
该冲模采纳推入式活动模柄、加厚模座后侧导柱模架，卸料板加小导柱导向，使模具不单整体刚度好，并且导向精度。
卸料板相应模孔与修长冲孔及翻边凸模采纳基轴制h6/H7配合，加强了这些凸模抗纵弯的稳固性。
落料凹模采纳锒块构造，也可采纳整体凹模。
则拥有更佳的制造工艺性。
为保证操作安全，该冲模在下模安装了防备栅。
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