换热器翅片的翻边工艺优化方案

翻边是使平面或曲面的板坯料，沿一定的曲线翻成竖立边缘的成形方法。根据翻转曲线封闭与否，可分为内孔翻边和外缘翻边两类。翅片上用的翻边是内孔翻边，内孔翻边是在预先加工了孔的半成品上或预先制孔的板料上，冲压出竖立孔边缘的成形过程。

1.变形过程

圆孔翻边如图3-17所示，设坯料预冲孔直径为d₀。翻边时，坯料在凸模作用下，孔径d₀不断扩大，最后变成直径为d的竖边。翻边变形区为外径d₁、内径d₀的环形部分，变形区为双向拉应力状态，且切向拉应力一般为最大主应力。孔边缘仅受切向拉应力的作用，为单向应力状态。坯料变形区切向发生伸长变形，属伸长变形。变形坯料厚度变薄，孔边缘切向伸长变形最大，厚度变薄最严重。翻边后，孔边缘厚度t近似按公式3-3确定。

式中 t₀——坯料的原始厚度。

当变形程度过大时，孔的边缘首先产生裂纹。翻边过程中，变形区在径向略有收缩，因

图3-17 圆孔翻边

此翻边后，零件的翻边高度较原变形区的环形部分宽度略有减小。

2.翻边系数k的确定

圆孔翻边变形程度的大小可用翻边系数k来判断。

k=d₀/d₁ （3-4）

式中 d₀——毛坯预制孔直径；

d₁——翻边直径（根据中线，对薄壁件可直接取外轮廓尺寸）。

k值越大，翻边变形程度越小；反之，k值越小，变形程度越大。翻孔时边缘不破裂所能达到的最大变形程度时的k值，称为极限翻边系数k_min。若翻边系数过小，低于极限翻边系数k_min时，不能直接翻孔，而应采取其他措施（如拉深后翻边、减薄翻边等）。

影响翻孔系数的因素有材料种类和力学性能。塑形好的材料，k_min可以小。另外，材料的厚向异性指数r值与材料的硬化指数n值越大，k_min则越小，即翻边的极限变形程度越大。

孔边缘情况对k_min也有影响。翻孔时，孔表面质量高（无撕裂、无毛刺）并且无加工硬化层时，有利于翻边成形，k_min可小些。冲裁时采用锋利刃口和大于料厚的间隙，可使剪切面近似拉伸断裂，因加工硬化与损伤都较小，也有利于翻边，但由于采用大间隙，孔的直壁部分将有所减小。(www.xing528.com)

材料相对厚度大时，允许的极限翻边系数k_min可以小一些。翻孔凸模工作部分的形状也是影响因素，虽然弧面凸模的加工行程较大，但弧面（球形、抛物线以及锥形）比平底凸模对翻边更有利。

在翅片冲压时，由于零件相对厚度太小，翻孔边缘要求质量又高（若冲孔翻边时孔口部产生开裂，在装配散热管时翅片会从裂口处撕开），因此一定要保证翻边质量。综合以上分析，翅片翻孔时，翻边系数k只能取大一点的值。

3.预加工小孔孔径及翻边高度

在设计拉深后再冲孔翻边的方案时，预加工小孔可由极限翻边系数确定，孔径与翻边高度之间的关系，按板料中性层长度不变的原则进行计算。

翻边高度h₁、拉深高度h₂可按下式计算

式中 H——制件要求达到的翻边高度；

r——翻边凸模的圆角半径。

4.翻边凸凹模尺寸的确定

由前面翻边系数k的确定一节的分析可知，翻边凸模的圆角半径r增大，不仅能降低翻边系数，而且能减小翻边力。凹模圆角半径可直接按工件要求的大小设计，避免形成尖角。翻边间隙C应略小于材料厚度，这是因为在切向拉引力的作用下，变形区材料被拉伸变薄。但间隙C过小会使翻边力增大，零件直壁变形严重，翻边间隙一般取C=（0.9～0.95）t₀。

5.翻翅片孔的喇叭口变形分析

翻翅片孔的喇叭口是在凸模冲头的作用下，将已翻成直壁孔的边缘沿冲头曲面弯曲成形的过程（见图3-18）。

翻翅片孔喇叭口实质上是弯曲变形的一种特殊形式，兼有伸长变形和压缩变形的特点，喇叭口边缘部分以伸长变形为主。变形极限主要表现为边缘开裂，开裂原因是切向拉伸应变过大，应变力超出了材料的强度极限造成的。另外，为了对冲压条料进行精确定位，提高翅片的冲压质量，翻喇叭口用的冲头在模具中兼起对条料的导正作用，冲头圆角半径越大越好，并尽可能用抛物线形、锥形或球形冲头，这样有利于使冲头顺利的进入翻边孔。

图3-18 翻翅片孔的喇叭口