内外缘翻边复合模具李.docx

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内外缘翻边复合模具李

HefeiUniversity

课程设计

COURSEPROJECT

题目：

内外缘翻边复合模具设计

系别：

机械工程系

专业：

材料成型及控制工程

学制：

四年

姓名：

学号：

导师：

完成时间：

2011年6月25日

一、任务与要求的简述---------------------------3

二、零件说明-----------------------------------3

三、工艺性分析---------------------------------4

四、模具总体结构确定---------------------------4

五、工艺计算-----------------------------------6

（1）、计算翻内孔凸模直径------------------6

（2）、校验翻边高--------------------------7

（3）、计算翻边系数------------------------7

（4）、计算翻边力--------------------------7

（5）、计算凸凹模工作尺寸及公差------------7

六、主要零件的设计-----------------------------8

（1），凹模设计----------------------------8

（2），凸凹模设计--------------------------9

（3），紧固件及定位零件的选择--------------10

（4），卸料与出件零件----------------------13

（5），选择模架及其它模具零件--------------15

七、压力机的校核-------------------------------16

八、该模具的优缺点-----------------------------17

九、总结---------------------------------------18

十、参考文献-----------------------------------18

一，任务与要求的简述

冲模课程设计是冲压工艺及模具设计课程的一个重要环节，是运用所学知识的一次综合练习。

其主要任务是：

（1），拟定冲压件的工艺过程，并填写工艺过程卡一份；

（2），设计指定的冲压模，并绘制装配图和凸、凹模等零件图一套；

（3），编写设计说明书一份，约20页左右。

其基本要求是：

（1），保证冲出合格的工件；

（2），模具结构简单，寿命长，成本低且与生成批量相适应；

（3），操作方便，安全。

二，零件说明

该制件如下图所示：

本课程设计是对已拉深件进行内外缘翻边，并且已有翻边所需的预冲孔，只需完成翻内孔和外缘，所以采用复合模。

其技术要求：

1．工件材料为08低碳钢

2．板料厚度t为1mm

3．大批量生产。

三，工艺性分析

（1），该制件材料为08钢，属于低碳钢，抗剪强度t为270～340MPa，抗拉强度σb为335～410MPa，屈服强度σs为255～353MPa，φ70㎜处由内孔翻边成形，翻边前已加工出预冲孔，r=1㎜,翻边高度H=8㎜,翻边系数K=0.8207>极限翻边系数，翻边高度不太高，小于极限翻边高度，材料工艺性好，至此全部满足翻孔工艺要求，所以可以进行内孔翻边。

为防止翻边口破裂，预冲孔在翻边前应进行去毛刺处理。

由于工件的尺寸中部分有公差要求，经查模具设计与制造简明手册中的标准公差数值表得到其精度等级为10级，精度稍高，精度高的翻边模具才可以满足要求。

（2），工艺方案确定，经过分析，确定该制件的加工工序为：

内外缘翻边复合模具。

本模具只完成翻内外边双工序模。

四，模具总体结构确定

由于制件是大批量生产，故采用双工序模以提高效率。

由于翻边对凸凹模间隙的均匀性要求较高，及从结构紧凑性考虑，采用后则导柱模架形式以保证上下动作平稳，并能承受一定的偏载，不易变形，有效的保护凸凹模，模座采用的是标准模座，以减少成本，模具的材料选用：

上模座采用HT200,下模座采用的也是HT200,模座的上下表面的平行度应达到要求，采用倒装式即凸模在下凹模在上，使得预冲孔边缘的毛刺在翻边之前被凸模圆角压平，有效的防止翻边口的破裂。

采用凸模顶上的定位钉对环形工件进行定位，采用刚性推件装置，即顶杆和推板组合装置以在翻边完成后起到卸料作用，使得工人的操作方便。

如下为主视图及俯视图：

俯视图如下：

五，工艺计算

（1），计算毛呸外缘尺寸

利用中性层计算：

L=6.28+8+14.85-4=25.13

△L=L-LO=25.13-15=10.13

所以毛培尺寸为：

D=Do+2△L=117+2X10.13=137.26mm

（2）分析中间翻内孔的凸模尺寸

计算预冲孔直径：

d0=D-2（H-0.43r-0.72t）

=9-2×（4-0.43×1.5-0.72×1）

=4㎜

d0—预冲孔直径

H—翻边高度

r—圆角半径

t—板料厚度

（2），计算翻边系数：

k0=d0/D=117÷137=0.85407

（3），校验翻边高：

d0/t=117÷1=117㎜

由于是钻后去毛刺,故查表得极限翻边系数kmin=0.60（

（3）极限翻边高度Hmax=（D/2）·（1-kmin）＋0.43r＋0.72t

=68.5×（1-0.60）＋2.25=29.65㎜>8㎜

故可以进行翻孔。

（4），计算翻边力：

F=1.1π·（D-d）tσs

=1.1×3.14×（137-117）×1.5×330

=34.1946kN

由于工作行程较长，翻边力必须处于许用负荷曲线之内，一般总的翻边力小于或等于压力机公称压力的50%～60%，且根据闭合高度，故查《材料成形设备》表2-2选J23-16

其相关参数为：

最大封闭高度：

220㎜，

工作台尺寸：

300㎜×300㎜

因为制件是简单的浅翻边盖行圆形件，故压力中心为其几何中心（圆心）。

（5），计算凸凹模工作尺寸及公差：

由于在翻孔过程中存在回弹现象，即翻口位置的孔径比凸模的外径尺寸要小，故为保证孔尺寸，凸、凹模按照孔的尺寸的上偏差加工。

由于制件精度采用IT12级，故凸模制造公差采用IT10级，制件翻边处的外缘尺寸D0为137，则其公差Δ为0.35㎜，为使翻边回弹小，垂直度好，翻边的凸凹模间隙小于工件厚度以使其稍微变薄根据壁厚查资料得Z/2=1.1㎜，凸凹模的制造公差等级一般相差1到2级，故凹模的制造公差采用IT10级，

凸模直径Dt=（D0＋Δ）-δt=116.92-0.35㎜

凹模为孔加工，故应比凸模的低一级为IT11，即

凹模孔径Da=（Dt＋Z）+δa=117.32+0.03㎜

最小间隙Zmin=0.75㎜，最大间隙Zmax=0.85㎜。

均小于2.4，满足要求。

六，主要零件的设计

（1）凹模设计：

翻边件的翻边高的大小确定凹模的厚度H为20㎜，其刃口圆角半径与制件圆角相等为r=1.5㎜。

凹模壁厚C=（1.4～2）H㎜,故壁厚为33㎜。

凹模内壁直径为72.32㎜，外缘直径D1=72.32＋33×2=138.32㎜。

为了增强凹模在工作中的稳固性，留有25.13㎜宽的与轴线垂直的圆环面与制件的凸缘接触。

其台阶为平面。

凹模材料选用T10A，热处理淬硬HRC56～60。

如图

（2）凸模设计

凸模材料和凹模一样选用T10A，热处理HRC56～60，出于紧固及配合的考虑，凸模采用阶梯式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。

由固定板的厚度，弹压卸料板的厚度，及两者之间的间隙，和凸模伸入凹模的长度确定凸模的高度为20㎜。

根据资料翻边凸模圆角半径rp一般取2㎜，因此凸模圆角半径取3㎜。

在凸模上钻一个直径8㎜的通孔，这样可以安装定位钉并且可以增加凸模的刚性及节省材料减轻模具的总重量。

其结构如图

（3），紧固件及定位零件的选择

螺钉的选用：

根据标准GB5783-86选用材料为5.9钢，热处理硬度值为HRC35～40。

连接螺钉也是5.9钢，HRC35～40，选用圆柱头螺钉，在上模座和凹模之间设置四个连接螺钉，公称直径为8㎜，定位销钉的公称直径为12mm,连接螺钉拧紧后应使上模座与凹模最顶部平齐，且压紧，使凹模在模柄的带动下随着上模座一起上下运动，有误差时可以通过垫板来调整。

在凹模与上模座之间安放两个销钉，以防凹模转动，且起到定位的作用，即使凹模更准确定位，以免凹模错偏，导致凹模无法与凸模配合，造成生产的工件不合格。

还有连接下模座与凸模固定板、垫板、托料板的螺钉，该螺钉对称分布，便于钻螺钉孔，使他们连接紧密，固定可靠，材料也是5.9钢，HRC35～40，选用内六角螺钉，公称直径为8㎜，在凸模与凸模固定板及下模座安放两个连接螺钉与销钉，公称直径都是8mm，选用圆柱头螺钉，拧紧后使下模座与凸模固定板最底下平齐，下模座、凸模固定板、垫板、托料板之间相互压紧。

如下分别是连接螺钉和销钉的图：

定位钉：

在凸模顶部固定一个定位钉，用于毛坯的定位，防止由于毛坯的偏移造成凸凹模之间的间隙不均匀而损坏模具，定位钉的头部是与毛坯的预冲孔配合的，其配合间隙为0.15㎜，因此它的头部直径r=41.5-0.15×2=41.2㎜。

如图所示：

卸料是以顶杆和顶板卸料，出件是通过推杆推件块将制件从凹模中推出。

推件块与凹模接触处是间隙配合：

H9/f8。

通过顶杆及卸料螺钉的位置，确定刚性卸料板的最大直径为74.32㎜。

顶杆和推件块的厚度分别由凸模和凹模的高度及厚度协调决定。

它们的材料都是用45钢。

如图所示：

推件块

推杆的长度主要由模柄的长度确定。

材料都用45钢，热处理硬度值为HRC43～48。

（5），选择模架及其它模具零件

模架：

根据GB/T2851.5-1990,有凹模外缘半径是188.6㎜，则凹模周界：

L×B=200×200，闭合高度：

H=200～245，上模座：

200×200×45，下模座：

200×200×50，导柱：

32×190、35×190，导套：

32×115×48、50×115×48。

所选用的模座应与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，比如，下模座的最小轮廓尺寸应比压力机工作台上漏斗孔的尺寸每边至少要大40到50mm，上下模座的导套、导柱安装孔中心距必须保持一致，模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上下平面垂直，安装滑动导柱、导套时，垂直度度公差为4级。

得到的模架如图：

垫板，根据凸模、托料板、凸模固定板的尺寸确定垫板的尺寸，尽可能选取标准件。

选取的材料为45钢。

如下为垫板图：

凸凹模固定板：

根据凸模的直径、高度及紧固螺钉、销钉、卸料螺钉等的尺寸位置确定选用矩形固定板，其规格为L×B×H=173×173×17

如下图：

七、压力机的校核

（1）,公称压力，压力机要克服除了翻边力F翻外还有弹压产生的卸料力F卸,由于翻边工作行程达到17㎜，行程较长，翻边力必须小于或等于压力机公称压力F标的50%～60%，即

F翻＋F卸≦50%·F标

21.8KN＋5057.5N≦50%×160KN=80KN

故压力经校核合格。

（2），闭合高度，由压力机的有关参数知Hmax=220㎜，ΔH=60㎜,（ΔH为封闭高度调节量）。

装模高度满足Hmax-5㎜≧H≧Hmin+10㎜故高度符合。

八，各零部件的材料及要求

导套20钢与导柱配合为H7/h6

导柱20钢与导套配合H7/h7

模柄与推杆配合H7/r6

推杆与模柄配合H7/r6

定位钉45钢

卸料板45钢与凸模配合为H8/f8

推件块45钢与凹模配合为H9/f8

垫板45钢与凸模配合为H7/f6

托料板45钢与凸模配合为H7/f6

推杆45钢热处理HRC43～48

凸模、凹模T10A淬硬HRC58～62

模座、模架HT200

固定板45钢与凸模配合为H7/m6

定位销35钢HRC28～38

螺钉45钢热处理HRC35～40

八、该模具的优缺点

该模具的优点为采用复合模,采用倒装形式有效减少上道冲裁工序带来的毛刺对翻孔的质量的不利影响,并且需要补助设备较少,操作较为安全方便、效率高。

但其缺点反内外缘是有一定的回弹量，需要进行修正。

九，心得体会

通过这次的课程设计，我更加加深了对书本知识的理解和掌握。

也认识到机械设计的成功与积累是分不开的，对设计的总体的步骤及设计要点有所了解，还有设计所要考虑的一些因素，这次课程设计使我以后在设计过程中更能清晰有条理的设计。

同时我也意识到学与用的关系，要学以致用，不断运用知识才能得到更多知识。

十，参考文献

《冷冲模手册》

《冲压模具简明设计手册》

《材料成形设备》

《冲压模具设计结构图集》

《冲压模具课程设计指导与范例》

《冲压工艺及冲模设计》

《互换性与技术测量》