內孔翻邊模具畢業(yè)設計說明書

1、2009屆畢業(yè)設計內孔翻邊模具設計論文作者姓名：_ _所 在 院 系：_機電工程學院_所 學 專 業(yè)： 數控技術指 導 老 師：_ _ 論文完成時間：_2009年 5 月 6 日_ 目錄內容摘要3關鍵詞3abstract3key word31 引言32 工藝分析33 工藝方案的確定34 工藝設計與計算44.1 預翻孔直徑的計算及成型次數的判斷44.2 凸凹模間隙大小及凸凹模的工作尺寸及公差54.3 壓邊力、翻孔力以及壓力性能參數的計算54.4 模具結構原理與主要零部件的設計與選擇64.4.1 模具結構原理64.4.2 主要零部件的設計與選擇74.4.3 凸模和凹模的工藝設計與加工94.5 模具

2、設計過程輔助工序135 模具總體結構與工作原理13參考文獻15致謝16內容摘要：本設計為內孔翻邊（翻孔）模具的設計，其主要功能是沿沖壓件內孔周圍將材料翻成側立凸緣，此工序是沖壓生產中最常見的工序，尤其在汽車，拖拉機領域應用廣泛。在模具設計過程中，在預翻孔直徑計算與判斷可否一次成形上，凸凹模間隙的計算，凹模過渡圓弧大小的選擇以及壓料力、翻孔力的計算與校核、壓力機的選擇，模具主要零件的選擇等方面上都做了詳盡的分析，并設計了整套內控翻邊模具。此外，在機加工方面上，對凸模和凹模主要工作面的加工做了分析，在加工過程中，針對其工作面的公差要求，合理的選取刀具以及制定工藝路線，力求使設計的模具在結構上最優(yōu)化

3、，功能上完備化，價格上經濟化。內孔翻邊模具屬于典型模具，它的的設計對淺拉伸模具，緣翻邊模具等的設計都有借鑒意義！關鍵詞：翻孔；凸凹模間隙；壓邊力；機加工abstract：the project is the burring dies design. its main function is to open the hole. this processes is basic work in stamping production. there is a wide range of applications in automobile manufacturing industry and trac

4、tor manufacturing industries. in the die design process, i have done a detailed analysis of the judged of hole diameter、the blanking clearance、the choice of matrix radius and the blanking force , the presssure-platc-force，the choice of press-machine. in machining process, i analyzed the main work-fa

5、ce of punch-matrix. according to the tolerance request, choose the reasonable tools and work out the technics so as to make it reasonable as far as possible in structure, maturity in function, economical in the price.the burring dies is typical die. the design of the burring dies can give support to

6、 the design of drawing dies and flanging dies!key word: burring; blanking clearance; press-platc-force; machining191 引言內孔翻邊模具的設計，零件如圖1.1，材料為q235鋼，經過退火，厚度=1mm，其余參數如圖所示，批量生產，試設計該零件的內孔翻邊（翻孔）模具。圖1.1 零件圖2 工藝分析40凸緣由沖壓毛坯圓孔內孔翻邊而成，此工序前為沖孔。在此模具設計過程中，注意零件凸緣厚度和翻空前厚度的不同，因而模具設計時考慮凸凹模的間隙，還需注意零件過渡處圓弧過渡（與毛坯材料厚度有關）。另

7、外該制件較小，設計模具時，考慮退模出料的安全與方便，加工該零件為一次成型，故模具的結構不宜復雜化，應優(yōu)化合理，考慮經濟效益。3 工藝方案的確定由于該制件較簡單，且毛坯為沖壓成型件，根據其工藝性分析，可確定該零件的沖壓方案為：落料-合模翻孔-退模卸料。在毛坯落料過程中還要注意毛坯的導向定位等因素。4 工藝設計與計算4.1 預翻孔直徑的計算及成型次數的判斷由圖可知：d（翻孔直徑）=40 h（凸緣高度）=5 r（過度圓弧半徑） （毛坯厚度）=1由零件圖我們可知過度圓弧未知，由于零件過度圓弧與凹模配合，故凹模的過渡圓弧與零件的過度圓弧半徑相同。凹模的過渡圓弧大小與零件厚度有關，當s2mm時，r=(2,

8、4) ,當s2mm時，r=（1,2）.故由題可知r=（2，4），取r=2mm 根據彎曲展開的原則，可由下列式粗略算得預翻孔直徑do do=d-(h-0.43r-0.72) =40-2（5-0.86-0.72） =36.58mm則預翻孔相對直徑 do/=36.58，查表4-1可得q235鋼的極限變形系數 k翻=0.65.由公式:h極=d（1-k翻）/2+0.43r+0.72 =7+0.86+0.72 =8.58mm 由h=5h極 故可判斷一次成型。表4-1 低碳鋼極限變形系數4.2 凸凹模間隙大小及凸凹模的工作尺寸及公差（1）由于翻孔時，由于毛坯料孔壁由厚變薄，同時還要保證翻孔凸緣挺直，故凸模與

9、凹模之間的單邊間隙s應小于材料厚度，查表4-2可得取凸凹模單邊s=0.85mm表4-2 翻孔時凸、凹模單邊間隙(mm)坯料厚度0.30.50.70.81.01.21.52.0毛坯上翻孔0.250.450.60.70.851.01.31.7拉伸后翻孔0.60.750.91.11.5（2）凸凹模的工作尺寸及公差1,2 查資料可得凸凹模的制造公差：d=0.07 p=0.040由凸、凹模工作部分尺寸計算公式：dp=（dmin+0.4）0 -0.040dd=（dmin+0.4+2s）+0.07 0 由前面零件圖可得：翻孔件的公差：=0.1mm dmin=40mm 由此可計算出 ：dp=40.040 -0

10、.040mm dd=41.74+0.07 0mm（3）凸模通氣孔：根據凸模直徑大小，取通氣孔直徑為5mm。4.3 壓邊力、翻孔力以及壓力性能參數的計算（1）模具設計時，壓邊力可用下列經驗公式計算 fr=ap 注： a:壓邊圈下坯料的投影面積 p：材料單邊壓邊力p的經驗公式：p=48（z-1.1）db10-5/tz=1/k翻=d/d0 1.31 t=1d= 34.1mm b =375460 取b=400mpa計算可得 p0.003400=1.3mpa f=ap=（5050-36.5836.58）p/4 1185.8n翻孔力計算：f=1.1s(d-do) 式中：s：坯料屈服極限 ：材料厚度 d：翻

11、孔后空的直徑do：坯料預翻孔直徑查表可的q235服極限s=235mpa，故可得： f=1.1s(d-do)=1.13.141235（40-36.58）2776n壓力機公稱壓力由fz=f+fy ,對于翻孔，可歸類于淺拉伸，取p1.8fzfz=1.8（2776+1185.8）7.13kn故壓力機公稱壓力fz7.13kn4.4 模具結構原理與主要零部件的設計與選擇4.4.1 模具結構原理(1)模具類型：根據零件工藝方案分析，該零件較簡單，僅需一個工序即可完成，故采用單工序模。(2)操作與定位方案：為降低模具成本，且該模具較簡單，零件尺寸較小，厚度較薄，故可采用手工送料裝置，采用擋料銷和凸模配合定位。

12、(3)卸料與出件方式：考慮到零件的厚度較薄，可采用頂件塊頂出方式卸料。4.4.2 主要零部件的設計與選擇(1) 確定凸、凹模工作部分的尺寸時，應考慮模具的磨損，在本次設計的模具中，根據零件要求的精度，凹模，凸模的尺寸公差要求前面計算已得出。另外還應保證凸凹模工作表面的粗糙度，凸凹模的設計由零件尺寸以及前的工藝計算得出，其具體結構如圖4.1，圖4.2所示3,4。圖4.1 凸模圖4.2 凹模 (2)模架：模架是由上下模座以及導柱導套等構成，它是模具的基本骨架，根據國標選取中間導柱式模架作為本次設計的基本模架，由凸凹模尺寸，以及前面工藝方面的計算，根據gb/t2855.11和gb/t2855.12分

13、別選取上下模座。導向零件對上下模座進行導向，提高模具的精度以及延長模具的壽命，標準導柱和導套的選取根據所選用的模座采用國標選取。(3)定位元件：定位元件使坯料在模具的凸凹模上有正確的位置。此模具的毛坯定位裝置采用下底座凸模自定位和擋料銷共同完成，擋料銷的選取采用jb/t7649.5-1994標準。(4)卸料與出件裝置：卸料和出件裝置將沖模完成一次沖壓所得的零件從模具零件上卸下來的裝置，此模具的卸料和出件裝置選用彈性卸料裝置和打桿頂件塊共同作用完成，其具體結構和工作原理見模具結構原理設計章節(jié)。(5)緊固件：設計中用到的螺釘和銷釘采用標準件，螺釘使用內六角螺釘，緊固牢靠，螺釘頭不外漏，銷釘常用圓柱

14、銷。4.4.3 凸模和凹模的工藝設計與加工翻孔凸模和翻孔凹模的加工工藝過程分別見表4-3和表4-45。表4-3 翻孔凸模加工工藝過程表工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成5050mm圓料，材質t10a。2熱處理退火3車車端面保證粗糙度，車凸模外形輪廓（圓弧、錐面），鉆5mm軸向通氣孔（深28mm），保證凸模主要工作面的尺寸和位置公差。切斷（保證長度尺寸）。數控車床4鉗鉆5mm徑向通氣孔（深20mm）鉆床4熱處理淬火、回火，保證58-62hrc5磨平面磨凸模切斷面見光（安裝面）磨床6檢驗表4-4 翻孔凹模加工工藝過程表工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成9580mm圓料，材質t10a

15、。3鉗鉆40mm孔（深75mm）鉆床4車車端面，鏜40mm孔，保證尺寸公差41.74+0.07 0mm（保證r2圓弧光潔度）車削外緣輪廓，保證凸模工作表面粗糙度、尺寸和位置公差，切斷。數 控車 床5熱處理淬火、回火，保證60-64hrc6平磨磨零件上、下面見光，保證平行度公差要求。磨床7檢驗選擇數控車床加工凸模和凹模保證了凸凹模的尺寸公差和形位公差，使加工過程大大簡化，提高效率。翻孔凸凹模機加工工藝及程序編制過程如下：凸模：毛坯尺寸為50*50mm，工件材質為t10a。凹模：毛坯尺寸92*80工件材質為t10a。（1） 零件圖分析及工件坐標系的建立 根據對零件圖的結構和尺寸標注分析，確定工件坐

16、標系原點位于工件右面的中心點。（2）加工工藝路線設計凸模：1.沿z軸線進刀，粗車外輪廓 2.精車外輪廓（補償刀尖半徑） 3.鉆軸向通氣孔（深28mm） 4.切斷凹模：1.沿工件中軸線（z軸）鉆40mm孔，深75mm。 2.加工工件外輪廓。 3.沿軸線精鏜內輪廓 4.切斷 （3） 刀具以及切削參數選擇 凸模加工刀具參數如表4-5所示。 外圓粗車采用t01，切削速度：600r/min，切削深度2mm，進給速度0.2mm/r； 外圓精車采用t02，切削速度：800r/min，切削深度0.5mm，進給速度0.1mm/r； 切斷采用t03，切削速度300r/min，切削速度0.05mm/r。表4-5 凸

17、模加工刀具參數刀位刀具名稱刀補號備注1外圓粗車刀01主偏角932外圓精車刀02主偏角933切斷刀03刃寬4mm尾座5mm鉆頭凹模加工刀具參數如表4-6所示。表4-6 凹模加工刀具參數刀位刀具名稱刀補號備注1外圓車刀01主偏角932內鏜刀023切斷刀03刃寬4mm尾座40mm鉆頭 外圓車刀選用t01，切削速度800r/min，進給速度0.1mm/r； 內鏜刀選用t02，切削速度800r/min，進給速度0.05mm/r； 切斷采用t03，切削速度300r/min，切削速度0.05mm/r。凸模加工程序如下：%0001n1 t0101g95m03s600f0.2 一號粗車刀以600 r/min轉動

18、，進給速度0.2mm/rn2 g00x60z50 快速移動到換刀點（x60，z50）n3 g00x60z0 快速移動到程序起點（x60，z0）n4 g71u2r1p7q14x0.5z0.2 粗車循環(huán)開始n5 goox60z50 快速移動到換到點n6 t0202g95m03s800f0.1 換二號精車刀，以800 r/min轉動，進給0.2mm/rn7 g00g42x60z0 添加刀補，快速移動到程序起點，精加工開始n8 g01x30 直線插補到點（x30，z0） n9 g01x36.58r2 直線插補到點（x36.58，z0）后倒r2圓弧n10 g01z-12 直線插補到點（x36.58，z-

19、12）n11 g01x40.04z-15 車錐面n12 g01z-35 直線插補到點（x40.04，z-35）n13 g01x46 n14 g01z-43n15 g00x60z50 回到換刀點n16 m30 程序停止，刀具返回凹模加工程序的編制（輪廓外形，內工作面）%0002n1 t0101g95m03s800f0.15 n2 g00x100z50n3 g00x100z0 n4 g71u1r1p6q11x0.2z0.2n5 g00x100z50 n6 g00x100z0n7 g01x50 n8 g01x80c2尾部倒角 n9 g01z-60 n10 g01x90 n11 g01z-73 n12

20、 g00x100z50n13 t0202g95m03s800f0.05 n14 g00x0z10n15 g01x0z0 n16 g01x50 n17 g01x45.74r2 n18 g01z-75n19 g00z30 n20 goox100z50n21 m30 （注：設備選用華中數控hnc-21t型數控車床加工，對于切斷，此處未編寫程序，在加工過程中，考慮刀具磨損，應根據測量參數輸入刀具磨損）5。4.5 模具設計過程輔助工序 翻孔工藝的輔助工序：為保證翻孔過程的順利進行和提高零件的質量和模具的壽命，需安排一些必要的輔助工序6。 1.潤滑：翻孔過程中，毛坯與零件表面之間會產生很大的摩擦，它不僅使

21、翻孔系數和翻孔力增加，而且還會損傷模具和零件表面，翻孔時使用潤滑劑可以減少材料與模具之間的摩擦，降低毛坯變形阻力，冷卻工作表面，并可以保護零件表面不被損傷以及提高零件的表面質量。翻空時，潤滑劑只涂在坯料與凹模相接觸的一面，不能涂在與凸模借助的一面，這樣會使材料與凸模之間產生滑動從而使材料變薄。查閱資料可以選取l-an5潤滑劑（錠子油43%、魚肝油8%、石墨15%、油酸8%、硫磺5%、肥皂水21%）作為翻孔模具的潤滑劑。 2.熱處理：在翻孔過程中，和其它冷作變形一樣，金屬會產生硬化，使金屬的變形抗力和強度增加，而塑性降低。對于本次設計的模具所加工的零件，若出現加工硬化的現象，應進行退火處理，增加

22、其塑性。5 模具總體結構與工作原理翻孔模的總體設計及總裝結構圖如圖5.1所示。其工作原理為：當模具上下模座處于開啟狀態(tài)時，將毛坯放置在下模座，此時下模座上凸模、擋板3和壓料板共同構成坯料的定位裝置，凸模的導正部位尺寸和坯料的預翻孔尺寸構成間隙配合（滿足公差要求），凹模下降將毛坯壓在壓料板上，繼續(xù)下降完成沖壓過程。上模座升起，壓料板7繼續(xù)和凹模保持壓緊狀態(tài)，當零件被推倒毛坯初始位置時，由于擋板將壓料板擋住，零件和壓料板脫離，此時零件繼續(xù)留在凹模中，隨著凹模的繼續(xù)上升，零件會被打桿和推件塊構成的卸料裝置頂出。完成一次沖壓翻孔。圖5.1 內孔翻邊（翻孔）模具1：打桿 2：模柄 3：壓板 4、10、：緊固螺釘 5：導柱 6:導套 7：壓料板 8：銷釘 9:頂桿 11、12：凸、凹模固定板 14;凹模 15：推件塊 16：凸模 技術標準： (1)裝配后的模架，其上下模座沿導柱上下移動應平穩(wěn)無滯住現象。 （2）模架的各零件工作表面不允許有裂紋和影響使用的沙眼、縮孔、機械損傷等缺陷。 （3）鑄件的非加工表面需清砂處理，表面應光滑平整，無明顯凸凹缺陷。 (4)模座上的螺孔基本尺寸按gb/t196選取，公差按gb/t197選取。 (5)未注鑄造表面圓角半