表4-1低碳钢极限变形系数
4.2凸凹模间隙大小及凸凹模的工作尺寸及公差
（1）由于翻孔时，由于毛坯料孔壁由厚变薄，同时还要保证翻孔凸缘挺直，故凸模与凹模之间的单边间隙S应小于材料厚度δ，查表4-2可得取凸凹模单边
S=0.85mm
表4-2翻孔时凸、凹模单边间隙（mm）
坯料厚度
0.3
0.5
0.7
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
毛坯上
翻孔
0.25
0.45
0.6
0.7
0.85
1.0
1.3
1.7
拉伸后
翻孔
—
—
—
0.6
0.75
0.9
1.1
1.5
（2）凸凹模的工作尺寸及公差[1,2]
查资料可得凸凹模的制造公差：
δd=0.07δp=0.040
由凸、凹模工作部分尺寸计算公式：
dp=（dmin+0.4△）0-0.040
dd=（dmin+0.4△+2S）+0.070
由前面零件图可得：
翻孔件的公差：
△=0.1mmdmin=40mm
由此可计算出：
dp=40.040-0.040mmdd=41.74+0.070mm
（3）凸模通气孔：
根据凸模直径大小，取通气孔直径为5mm。
4.3压边力、翻孔力以及压力性能参数的计算
（1）模具设计时，压边力可用下列经验公式计算
Fr=AP注：
A:
压边圈下坯料的投影面积P：
材料单边压边力
P的经验公式：
P=48（Z-1.1）Dσb×10-5/t
Z=1/K翻=D/D0≈1.31t=1
D=
≈34.1mm
σb=375～460取σb=400Mpa
计算可得P≈0.003×400=1.3Mpa
F=AP
=π（50×50-36.58×36.58）P/4
≈1185.8N
翻孔力计算：
F=1.1πδσs（D-Do）
式中：
σs：
坯料屈服极限δ：
材料厚度
D：
翻孔后空的直径Do：
坯料预翻孔直径
查表可的Q235服极限σs=235Mpa，故可得：
F=1.1πδσs（D-Do）
=1.1×3.14×1×235×（40-36.58）
≈2776N
压力机公称压力由Fz=F+Fy,对于翻孔，可归类于浅拉伸，取P≥1.8Fz
Fz=1.8×（2776+1185.8）≈7.13kN
故压力机公称压力Fz≥7.13kN
4.4模具结构原理与主要零部件的设计与选择
4.4.1模具结构原理
（1）模具类型：
根据零件工艺方案分析，该零件较简单，仅需一个工序即可完成，故采用单工序模。
（2）操作与定位方案：
为降低模具成本，且该模具较简单，零件尺寸较小，厚度较薄，故可采用手工送料装置，采用挡料销和凸模配合定位。
（3）卸料与出件方式：
考虑到零件的厚度较薄，可采用顶件块顶出方式卸料。
4.4.2主要零部件的设计与选择
（1）确定凸、凹模工作部分的尺寸时，应考虑模具的磨损，在本次设计的模具中，根据零件要求的精度，凹模，凸模的尺寸公差要求前面计算已得出。
另外还应保证凸凹模工作表面的粗糙度，凸凹模的设计由零件尺寸以及前的工艺计算得出，其具体结构如图4.1，图4.2所示[3,4]。
图4.1凸模
图4.2凹模
（2）模架：
模架是由上下模座以及导柱导套等构成，它是模具的基本骨架，根据国标选取中间导柱式模架作为本次设计的基本模架，由凸凹模尺寸，以及前面工艺方面的计算，根据GB/T2855.11和GB/T2855.12分别选取上下模座。
导向零件对上下模座进行导向，提高模具的精度以及延长模具的寿命，标准导柱和导套的选取根据所选用的模座采用国标选取。
（3）定位元件：
定位元件使坯料在模具的凸凹模上有正确的位置。
此模具的毛坯定位装置采用下底座凸模自定位和挡料销共同完成，挡料销的选取采用JB/T7649.5-1994标准。
（4）卸料与出件装置：
卸料和出件装置将冲模完成一次冲压所得的零件从模具零件上卸下来的装置，此模具的卸料和出件装置选用弹性卸料装置和打杆顶件块共同作用完成，其具体结构和工作原理见模具结构原理设计章节。
（5）紧固件：
设计中用到的螺钉和销钉采用标准件，螺钉使用内六角螺钉，紧固牢靠，螺钉头不外漏，销钉常用圆柱销。
4.4.3凸模和凹模的工艺设计与加工
翻孔凸模和翻孔凹模的加工工艺过程分别见表4-3和表4-4[5]。
表4-3翻孔凸模加工工艺过程表
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
将毛坯锻成Φ50×50mm圆料，材质T10A。
—
2
热处理
退火
—
3
车
车端面保证粗糙度，车凸模外形轮廓（圆弧、锥面），钻Φ5mm轴向通气孔（深28mm），保证凸模主要工作面的尺寸和位置公差。
切断（保证长度尺寸）。
数控
车床
4
钳
钻Φ5mm径向通气孔（深20mm）
钻床
4
热处理
淬火、回火，保证58-62HRC
—
5
磨平面
磨凸模切断面见光（安装面）
磨床
6
检验
————
—
表4-4翻孔凹模加工工艺过程表
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
备料
将毛坯锻成Φ95×80mm圆料，材质T10A。
——
3
钳
钻Φ40mm孔（深75mm）
钻床
4
车
车端面，镗Φ40mm孔，保证尺寸公差41.74+0.070mm（保证r2圆弧光洁度）车削外缘轮廓，保证凸模工作表面粗糙度、尺寸和位置公差，切断。
数控车床
5
热处理
淬火、回火，保证60-64HRC
—
6
平磨
磨零件上、下面见光，保证平行度公差要求。
磨床
7
检验
————
—
选择数控车床加工凸模和凹模保证了凸凹模的尺寸公差和形位公差，使加工过程大大简化，提高效率。
翻孔凸凹模机加工工艺及程序编制过程如下：
凸模：
毛坯尺寸为Φ50*50mm，工件材质为T10A。
凹模：
毛坯尺寸Φ92*80
工件材质为T10A。
（1）零件图分析及工件坐标系的建立
根据对零件图的结构和尺寸标注分析，确定工件坐标系原点位于工件右面的中心点。
（2）加工工艺路线设计
凸模：
1.沿Z轴线进刀，粗车外轮廓
2.精车外轮廓（补偿刀尖半径）
3.钻轴向通气孔（深28mm）
4.切断
凹模：
1.沿工件中轴线（Z轴）钻Φ40mm孔，深75mm。
2.加工工件外轮廓。
3.沿轴线精镗内轮廓
4.切断
（3）刀具以及切削参数选择
凸模加工刀具参数如表4-5所示。
外圆粗车采用T01，切削速度：
600r/min，切削深度2mm，进给速度0.2mm/r；
外圆精车采用T02，切削速度：
800r/min，切削深度0.5mm，进给速度0.1mm/r；
切断采用T03，切削速度300r/min，切削速度0.05mm/r。
表4-5凸模加工刀具参数
刀位
刀具名称
刀补号
备注
1
外圆粗车刀
01
主偏角93°
2
外圆精车刀
02
主偏角93°
3
切断刀
03
刃宽4mm
尾座
Φ5mm钻头
——
——
凹模加工刀具参数如表4-6所示。
表4-6凹模加工刀具参数
刀位
刀具名称
刀补号
备注
1
外圆车刀
01
主偏角93°
2
内镗刀
02
——
3
切断刀
03
刃宽4mm
尾座
Φ40mm钻头
——
——
外圆车刀选用T01，切削速度800r/min，进给速度0.1mm/r；
内镗刀选用T02，切削速度800r/min，进给速度0.05mm/r；
切断采用T03，切削速度300r/min，切削速度0.05mm/r。
凸模加工程序如下：
%0001
N1T0101G95M03S600F0.2一号粗车刀以600r/min转动，进给速度0.2mm/r
N2G00X60Z50快速移动到换刀点（x60，z50）
N3G00X60Z0快速移动到程序起点（x60，z0）
N4G71U2R1P7Q14X0.5Z0.2粗车循环开始
N5GOOX60Z50快速移动到换到点
N6T0202G95M03S800F0.1换二号精车刀，以800r/min转动，进给0.2mm/r
N7G00G42X60Z0添加刀补，快速移动到程序起点，精加工开始
N8G01X30直线插补到点（x30，z0）
N9G01X36.58R2直线插补到点（x36.58，z0）后倒r2圆弧
N10G01Z-12直线插补到点（x36.58，z-12）
N11G01X40.04Z-15车锥面
N12G01Z-35直线插补到点（x40.04，z-35）
N13G01X46
N14G01Z-43
N15G00X60Z50回到换刀点
N16M30程序停止，刀具返回
凹模加工程序的编制（轮廓外形，内工作面）
%0002
N1T0101G95M03S800F0.15N2G00X100Z50
N3G00X100Z0N4G71U1R1P6Q11X0.2Z0.2
N5G00X100Z50N6G00X100Z0
N7G01X50N8G01X80C2尾部倒角
N9G01Z-60N10G01X90
N11G01Z-73N12G00X100Z50
N13T0202G95M03S800F0.05N14G00X0Z10
N15G01X0Z0N16G01X50
N17G01X45.74R2N18G01Z-75
N19G00Z30N20GOOX100Z50
N21M30
（注：
设备选用华中数控HNC-21T型数控车床加工，对于切断，此处未编写程序，在加工过程中，考虑刀具磨损，应根据测量参数输入刀具磨损）[5]。
4.5模具设计过程辅助工序
翻孔工艺的辅助工序：
为保证翻孔过程的顺利进行和提高零件的质量和模具的寿命，需安排一些必要的辅助工序[6]。
1.润滑：
翻孔过程中，毛坯与零件表面之间会产生很大的摩擦，它不仅使翻孔系数和翻孔力增加，而且还会损伤模具和零件表面，翻孔时使用润滑剂可以减少材料与模具之间的摩擦，降低毛坯变形阻力，冷却工作表面，并可以保护零件表面不被损伤以及提高零件的表面质量。
翻空时，润滑剂只涂在坯料与凹模相接触的一面，不能涂在与凸模借助的一面，这样会使材料与凸模之间产生滑动从而使材料变薄。
查阅资料可以选取L-AN5润滑剂（锭子油43%、鱼肝油8%、石墨15%、油酸8%、硫磺5%、肥皂水21%）作为翻孔模具的润滑剂。
2.热处理：
在翻孔过程中，和其它冷作变形一样，金属会产生硬化，使金属的变形抗力和强度增加，而塑性降低。
对于本次设计的模具所加工的零件，若出现加工硬化的现象，应进行退火处理，增加其塑性。
5模具总体结构与工作原理
翻孔模的总体设计及总装结构图如图5.1所示。
其工作原理为：
当模具上下模座处于开启状态时，将毛坯放置在下模座，此时下模座上凸模、挡板3和压料板共同构成坯料的定位装置，凸模的导正部位尺寸和坯料的预翻孔尺寸构成间隙配合（满足公差要求），凹模下降将毛坯压在压料板上，继续下降完成冲压过程。
上模座升起，压料板7继续和凹模保持压紧状态，当零件被推倒毛坯初始位置时，由于挡板将压料板挡住，零件和压料板脱离，此时零件继续留在凹模中，随着凹模的继续上升，零件会被打杆和推件块构成的卸料装置顶出。
完成一次冲压翻孔。
图5.1内孔翻边（翻孔）模具
1：
打杆2：
模柄3：
压板4、10、：
紧固螺钉5：
导柱6:
导套7：
压料板8：
销钉9:
顶杆11、12：
凸、凹模固定板14;凹模15：
推件块16：
凸模
技术标准：
（1）装配后的模架，其上下模座沿导柱上下移动应平稳无滞住现象。
（2）模架的各零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。
（3）铸件的非加工表面需清砂处理，表面应光滑平整，无明显凸凹缺陷。
（4）模座上的螺孔基本尺寸按GB/T196选取，公差按GB/T197选取。
（5）未注铸造表面圆角半径为2-3mm
（6）未注倒角C2
参考文献
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西安电子科技大学出版社，2006：
73~81.
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高等教育出版社，2004：
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[4]曾令宜.AutoCAD2006工程绘图教程.北京：
高等教育出版社，
2006：
100~110.
[5]姬清华.数控原理与应用.北京：
北京理工大学出版社,2007：
170~180.
[6]曹立文.新编实用冲压模具设计手册.北京：
人民邮电出版社，
2007：
236~243.
致谢
本论文是在指导张国智老师的悉心教诲指导下完成的，在整个毕业设计期间，得到了导师的认真指导和帮助，张老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。
在此对张老师表示诚挚的敬意和由衷的感谢。
同时要感谢机电学院领导和老师对我们毕业设计的重视，使得我们在设计过程中再一次将自己大学三年学习的知识贯穿了一遍，此次毕业设计也可以说是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。
从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。
其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
在设计过程中，还得到寝室室友们的积极帮助，在此一并表示感谢。
感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师，由于首次作整套模具从零开始的设计，错误、漏洞一定不少，望各位老师不吝赐教。
大学三年的生活即将随着论文的完成划上句号。
最后，我感谢大学三年以来给过我帮助和关注的所有人，更加感谢给过我挫折的所有人。
你们用不同的方式给了我成长，也是你们促使我在走过的大学时光里一直努力，终可以在毕业的那一天无愧的说一声：
青春无悔!
最后感谢母校给与本人深造的机会！
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