[发明专利]变薄翻孔冲头及冲头设计方法

说明书

本发明公开了一种变薄翻孔冲头及冲头设计方法，变薄翻孔冲头，包括位于冲头起始端的第一冲头段、设于第一冲头段下游的第二冲头段、处于第一冲头段与第二冲头段之间的第一过渡段、设于第二冲头段下游的第三冲头段以及处于第二冲头段和第三冲头段之间的第二过渡段；第二冲头段的起始端直径小于或等于第一冲头段的末端直径，第二冲头段的末端直径大于第一冲头段的末端直径，第一冲头段的末端直径和第二冲头段的起始端直径均大于第一过渡段的直径；第三冲头段的起始端直径小于或等于第二冲头段的末端直径，第三冲头段的末端直径大于第二冲头段的末端直径，第二冲头段的末端直径和第三冲头段的起始端直径均大于第二过渡段的直径。

技术领域

本发明涉及翻孔成型技术领域，特别地，涉及一种变薄翻孔冲头及其设计方法。

背景技术

翻孔，即为用于将孔边缘翻成竖立边，翻孔是沿内孔周围将材料翻成侧立凸缘的一种冲压工序。冲头，机械工具中的冲压模具上的金属零件，是安装在冲压模具上进行连续冲裁冲压冲断作业，使被加工材料发生分离或塑性变形，从而获得所需要的成品或半成品。

航空发动机机匣上需要加工多个用于焊接其他零部件的翻孔，现有技术中，采用常规翻孔冲头进行冲压，冲压形成的翻孔的壁厚与机匣的壁厚相同，但由于需要焊接的零部件的壁厚比冲压后的翻孔壁厚薄很多，甚至不足冲压后的翻孔壁厚的一半。由于壁厚相差大的两个部件在焊接时，在焊接热影响区常常产生焊接裂纹，需要反复补焊，造成零件合格率低。因此，通过铣磨等其他加工方式将冲压后的翻孔变薄以使翻孔的壁厚与待焊接的零部件的壁厚一致，增加翻孔的加工工序，加工周期长。

发明内容

本发明提供了一种变薄翻孔冲头及冲头设计方法，以解决现有的翻孔冲头无法加工变薄量较大的变薄翻孔的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种变薄翻孔冲头，包括位于冲头起始端的第一冲头段、设于第一冲头段下游的第二冲头段、处于第一冲头段与第二冲头段之间的第一过渡段、设于第二冲头段下游的第三冲头段以及处于第二冲头段和第三冲头段之间的第二过渡段；第二冲头段的起始端直径小于或等于第一冲头段的末端直径，第二冲头段的末端直径大于第一冲头段的末端直径，第一冲头段的末端直径和第二冲头段的起始端直径均大于第一过渡段的直径；第三冲头段的起始端直径小于或等于第二冲头段的末端直径，第三冲头段的末端直径大于第二冲头段的末端直径，第二冲头段的末端直径和第三冲头段的起始端直径均大于第二过渡段的直径。

进一步地，第一过渡段的轴向长度大于或等于翻孔 预冲孔零件经第一冲头段冲压后形成的翻孔的高度。

进一步地，第二过渡段的轴向长度大于或等于翻孔预冲孔零件经第一冲头段和第二冲头段冲压后形成的翻孔的高度。

根据本发明的另一方面，还提供一种变薄翻孔冲头的设计方法，用于设计上述变薄翻孔冲头，包括以下步骤：根据预冲孔零件的壁厚以及所需加工的变薄翻孔 的外径和翻孔边厚度，确定第一冲头段和第三冲头段的末端直径；通过分配变薄翻孔经第二冲头段冲压翻孔的变薄量和经第三冲头段冲压翻孔的变薄量，确定第二冲头段的末端直径；根据第一过渡段的轴向长度大于或等于预冲孔零件经第一冲头段冲压后形成的翻孔的高度，通过计算预冲孔零件经第一冲头段冲压后形成的翻孔的高度，确定第一过渡段的轴向长度；根据第二过渡段的轴向长度大于或等于预冲孔零件经第一冲头段和第二冲头段冲压后形成的翻孔的高度，通过计算预冲孔零件经第一冲头段和第二冲头段冲压后形成的翻孔的高度，确定第二过渡段的轴向长度。

进一步地，第一冲头段的末端直径等于所需加工的变薄翻孔的外径减去两倍预冲孔零件的壁厚；第三冲头段的末端直径等于所需加工的变薄翻孔的外径减去两倍翻孔边厚度。

进一步地，分配变薄翻孔经第二冲头段冲压翻孔的变薄量和经第三冲头段冲压翻孔的变薄量，包括以下步骤：根据预冲孔零件的材料的拉伸变薄过程中的变薄系数分配变薄翻孔经第二冲头段冲压翻孔的变薄量和经第三冲头段冲压翻孔的变薄量；第二冲头段的末端直径等于第一冲头段的末端直径与两倍的变薄翻孔预冲孔零件经第二冲头段冲压翻孔的变薄量之和。