翻孔模设计.docx

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翻孔模设计

课程设计说明书

设计题目：

翻螺纹底孔模具设计

班级：

机械设计制造及其自动化073班

指导老师：

姓名：

学号：

日期：

2010.12.22

1、任务与要求的简述…………………………………………………3

2、零件说明……………………………………………………………3

3、工艺性分析………………………………………………………3

4、模具总体结构确定…………………………………………………4

5、工艺计算……………………………………………………………5

6、主要零件的设计…………………………………………………6

6.1、凹模设计……………………………………………………………6

6.2、凸模设计……………………………………………………………6

6.3、紧固件及定位零件的选择…………………………………………7

6.4、定位板………………………………………………………………………8

6.5、卸料零件……………………………………………………………………9

6.6、选择模架及其它模具零件…………………………………………………9

6.7、凸模固定板…………………………………………………………………10

6.8、凹模固定板…………………………………………………………………11

7、各零部件的材料及要求…………………………………………12

8、该模具的优缺点…………………………………………………12

9、参考文献……………………………………………………………13

1、任务与要求的简述

用紧螺纹连接众多不同形状的薄板冲压件，构成各种机电、加电、日用工业品的骨架、承载不件，是产品轻型化和节能降耗、实现绿色制作的主要手段。

而薄板零件的料厚，往往不足相当紧螺纹连接需要的限定长度，通过翻边成形螺纹底孔，便可圆满解决这个问题。

其主要任务是：

（1）设计指定的冲压模，并绘制装配图一套；

（2）编写设计说明书一份，约10页。

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。

2、零件说明

该制件见下图

（1）所示：

r=0.5

图

（1）零件图

该制件名称为军用挂车垫环，其技术要求为：

1，材料：

Q215，t=1㎜

2，小批量生产

3、工艺性分析

（1）该制件材料为Q215，属于低碳钢。

查[3]表D-23得Q215为抗剪强度t为270～340MPa，抗拉强度σb为340～420MPa，屈服强度σs为220MPa。

查[3]表6-1得底孔直径为4.2mm，螺距为L=0.8mm。

则攻丝数n=H/L=2.5/0.8=3.125，符合连接要求。

坯料直径为20mm，φ6.2㎜处由内孔翻边成形，翻边前已加工出预冲孔，r=0.5㎜>0.2㎜,凸缘宽度B=7.4㎜大于翻边高度H=2.5㎜,H=2.2mm>1.5×r=0.75mm,故全部满足翻孔工艺要求。

为防止翻边口破裂，预冲孔在翻边前应进行去毛刺处理且毛刺面应与翻边方向相反。

由于工件的尺寸全部为自由公差，因此其精度等级为13级，精度不高，普通的冲压模具完全可以满足要求。

（参考[2]第六章第二节中圆孔翻边的工艺性Page408）

（2）工艺方案确定，经过分析，确定该制件的加工工序为：

落料——翻孔。

4、模具总体结构确定

由于制件是小批量生产，故采用单工序模以减少成本。

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，采用中间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。

采用凸模顶上的定位板对环形工件进行定位，工人的操作方便。

结构见图

（2）

图

（2）模具总体结构图

5、工艺计算

（1）计算预冲孔直径：

查[2]P408

d0=D-[（π-2）r+

t+2H]

=5.2-[（π-2）×0.5+

×1+2×2.5]

=2.07㎜

（2）计算翻边系数：

查[3]式（6-1）得

k0=d0/D=2.07÷5.2=0.398

（3）校验翻边高：

查[2]P408第六章第二节中圆孔翻边的工艺性第四条

d0/t=2.07÷1=2.07㎜>（1.7～2）mm

翻边时能有良好的翻边壁。

由于是钻后去毛刺,故查[3]表6-4得kmin=0.35（

由式d0=D-[（π-2）r+

t+2H]和[3]式（6-1）推导得

Hmax=（D/2）·（1-kmin）＋0.43r＋0.72t

=2.6×（1-0.35）＋0.43×0.5＋0.72=2.625㎜>2.5㎜

故可以进行翻孔。

（4）计算翻边力：

查[3]式6-9得

F=1.1π·（D-d）tσs

=1.1×3.14×（5.2-2.07）×1×215

=2324N

（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IT13级，故凸模制造公差采用IT8级，制件翻边处的内孔尺寸D0为

=4.2±0.1mm，则其公差Δ为0.2㎜，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，根据材料壁厚查[2]表6-2得Z/2=0.85㎜

查[2]P410第六章第二节中凹、凸模直径尺寸的确定得：

凸模直径

=（

＋Δ）-δt=

㎜

凹模为孔加工，故应比凸模的低一级为IT9，即

凹模孔径Da=（

＋Z）+δa=

㎜

最小间隙Zmin=1.7㎜，最大间隙Zmax=1.754㎜。

均小于2mm，满足要求。

6、主要零件的设计

6.1、凹模设计

由翻边件的翻边高和整体结构的大小确定凹模的厚度H为25㎜，其刃口圆角半径与制件圆角相等为r=0.5㎜。

凹模壁厚取26.95㎜。

凹模内壁直径为6.1㎜，外缘直径D1=6.1＋26.95×2=60㎜。

为了增强凹模在工作中的稳固性，从外缘处开始加工出一个凸肩，直径为70mm以固定凹模。

凹模的另一个底面加工出一个直径为10㎜深为15㎜的台阶孔，减小精加工长度。

凹模材料选用T10A，热处理淬硬HRC58～62。

见图（3）

图（3）凹模结构图

6.2、凸模设计

凸模材料和凹模一样选用T10A，热处理HRC58～62，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65.86㎜。

根据[2]图6-34（c）P423计算翻边凸模尺寸其结构见图（4）：

图（4）凸模结构图

6.3、紧固件及定位零件的选择

螺钉的选用：

根据标准GB/T5782-2000选用材料为Q235，热处理硬度值为HRC35～40。

卸料螺钉也是Q235，HRC35～40，选用开槽圆柱头螺钉，弹压卸料板设置两个卸料螺钉，公称直径为8㎜，卸料螺钉拧紧后应使弹压卸料板与凸模最顶部平齐。

有误差时通过螺钉与弹压卸料板之间安装垫片来调整。

查[2]附表8（P483）主要结构尺寸见图（5）：

图（5）卸料螺钉

6.4、定位板

在凹模顶部固定一个定位板，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㎜。

见图（6）：

图（6）定位板

6.5、卸料零件

卸料是以圆形弹压卸料板卸料。

凸模与弹压卸料板采用间隙配合，为H8/m6。

通过卸料螺钉的位置，确定弹压卸料板的主要尺寸为160×160。

弹压卸料板的厚度分别由凸模和凹模的高度及厚度协调决定。

材料是用45钢。

见图（7）：

图（7）弹压卸料板

6.6、选择模架及其它模具零件

模架：

查[2]表2-64和表2-69，根据GB/T2851.5-1990,有凹模外缘半径是60㎜，则凹模周界：

L×B=160×160，上模座：

160×160×40，下模座：

200×200×45，导柱：

32×180，导套：

32×100×45。

得到的模架见图（8）、图（9）.

图（8）模架结构

图（9）下模架

6.7、凸模固定板

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=160×160×20。

见图（10）.

图（10）凸模固定板

6.8、凹模固定板

根据凸模的直径、高度及紧固螺钉、销钉、定位板等的尺寸位置确定选用矩形固定板，其规格为L×B×H=160×160×25。

见图（11）

图（11）凹模固定板

7、各零部件的材料及要求

导套20钢与导柱配合为H7/h7

导柱20钢与导套配合H7/h7

定位板45钢

卸料板45钢与凸模配合为H8/m6

模柄Q275与上模架配合为H7/m6

凸模、凹模T10A淬硬HRC58～62

模座、模架HT200

凸模固定板45钢与凸模配合为H7/m6

凹模固定板45钢与凹模配合为H7/m6

定位销35钢HRC28～38

螺钉Q235热处理HRC35～40

8、该模具的优缺点

该模具的优点为结构简单,能方便的冲制出成形螺纹底孔，并且需要补助设备较少,操作较为安全。

但其缺点是上料和出件较为繁琐，建议设计一套多工位连续式复合模直接在原材料上冲制出螺纹底孔并落料，避免过多的人工上料和出件工作，提高效率，但模具制造成本较高，结构较复杂。

9、参考文献

[1].张正修编著.实用冲模结构设计手册——深度篇

[2].郑家贤编著.冲压工艺与模具设计实用技术,机械工业出版社，2010.1

[3].《冲模设计手册》编写组.冲模设计手册,机械工业出版社,2010.10

[4].谢铁帮等.互换性与技术测量,华中科技大学出版社,2009.3

[5].王多.机械设计课程设计,机械工业出版社,2010.2

[6].机械设计手册编委会.机械设计手册第二卷，机械工业出版社，2004.8