内外缘翻边模具设计

1、2016届 分 类 号: 单位代码:10452毕业论文（设计）内外缘翻边模具设计姓 名 刘维琢 学 号 201203110222 年 级 2012 专 业机械设计制造及其自动化 系（院） 机械工程学院 指导教师 刘中奎 2016年4月15日摘 要 随着我国模具技术的迅速发展，模具技术在工厂生产中得到越来越普遍的运用，模具创新设计是模具技术发展的一个必然趋势，模具的设计是模具行业的核心部分，这次设计通过对冲裁工件的工艺的分析，经过调查研究和到工厂实践设计了一套内外缘翻边模具。这个设计逐一介绍了模具成型的各个零件其中包括凹凸模及其他零件如固定板、垫板、紧固零件、模具定位件、模柄等重要零件的计算与设

2、计，以及各个零件之间的相互配合，通过分析计算设计的结果选择最优方案，并且对内外缘翻边模具的冲压部分进行了详细的设计，然后对模具进行了总体设计，而且分析我国模具行业的发展状况及面临的问题以及解决方案。关键词： 翻边模具 模具设计 冲压模具ABSTRACTWith the rapid development of China's Die & mold technology and die & Mould Technology in factory production are more and more widely applied, the innovation and

3、mold design is an inevitable trend of the development of die and mould technology and die design is the core part of the mold industry, the design through the analysis of the blanking workpiece craft, after investigation and study and the practice factory design a set of internal and external edge f

4、langing die. This design introduced one by one between the various parts of the mold which includes concave convex mold and other components, such as the calculation and design of the important components of fixed plate, plate, fastening parts, mold positioning device, a die shank, and various parts

5、 cooperate with each other, through the analysis and calculation of the design of the optimal solution, and detailed design of inner and outer edge flanging die stamping part, and then the mold design, and analysis of the development of industry of our country mould and facing the problems and their

6、 solutions.Keywords: Flanging die Mold design Stamping die目 录第1章 绪论111 本课题的意义、目的、研究范围及要达到的要求112 本课题在国内外的发展概况及存在的问题213 本课题的指导思想及应解决的主要问题3第2章 模具设计程序及步骤421 冲件工艺分析42.1.1 翻边工件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析42.1.2 模具的结构形式、材料选用522 模具工艺计算62.2.1 计算毛坯尺寸，合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率62.2.2 翻边工序的计算122.2.3 确定压力机公称压力132.3.选定定位元件15固定

7、板、垫板设计与标准16导向零件的种类和标准的确定18紧固件与模具定位件的标准与确定20模柄与标准22绘制模具总体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸24第3章 结论25第4章 结束语25参考文献26致谢27 1 绪论时光荏苒大学的本科学习即将结束了，现在离毕业只有一步之遥了，毕业设计是最后一步也是最重要的一步，他能够检测我们对我们所学知识的综合运用能力。随着我国经济的飞速发展生产的产品越来越多样化，模具技术由于它的优越性的得到了空前的发展，模具技术的发展越来越受到人们的重视在汽车、家电、仪表等产品中，60%80%的零件要通过模具成型，越来越多的企业采用模具生产，模具技术对企业

8、的发展起着至关重要的作用。不知不觉大学四年的本科学习就要结束了，在这四年中我们学习了画法几何、理论力学、机械设计、液压与气压传动等基础和专业知识的学习对我学的这个专业有了一个比较系统较全面的认识，对于内外缘翻边模具这个课题的设计我也进行了实习，我在南山轻合金有限公司进行了三个月的实习而这个公司主要生产易拉罐料铝箔等产品，这让我对冲压模具有一个很好的理解，进一步了解模具各个零件之间的关系，对我做毕业设计是有很大帮助的。在导师的帮助及工厂培训员的讲解下在工厂检修的时候我们对于模具设备进行了拆装特别是对冲压模具一个更加全新的认识，在指导老师的协助下和同时查阅了很多相关冲压模具的资料亲自动手拆装了一些

9、经典模具实体，了解了其中结构及工艺。在我们图书馆借阅了一些关于模具的书籍及设计手册，在毕业设计中，将充分利用好各种书籍资料，并与导师进行了探讨，努力尽善尽美做好毕业设计。 在毕业设计的过程中，并不是一帆风顺的，多亏指导老师的细心指导及同学间的相互帮助才会使我在短时间内完成毕业设计。因为我本人水平有限知识能力且缺乏实战经验所以难免在设计中有不妥之处，敬请老师指出。11 本课题的意义、目的、研究范围及要达到的要求在当今产品生产中，模具由于他的互换性好，加工效率高，节约材料，所以能够得到广泛的运用。随着现代科技的飞速前进，模具技术能够借助现代科技发展的越来越快，模具的适应性也会越来越强。模具技术现在

10、已经成为国家工业总体水平的重要标志。并且采用模具进行成形加工能够节约材料节省时间提高效率，在大批大量的加工中，可使材料的利用率能够达95%或以上。内外缘翻边模具的设计根据工件的尺寸及工艺要求，最后选择后导柱模架式单工序落料交叉排样的模，设计和制造没有特殊基本要求，一律按GB/T 2850.12850.71991、GB/T 2852.12852.41991、JB/T 80851990，和JB/T 76437654（冷冲模）选用标准件和基本模架，而且符合相关的技术要求。冷冲压模具零件中不允许有裂痕，工件表面上不允许有氧化、划痕、锈蚀、损伤等缺陷。要视零件的大小，倒角尺寸应该为，倒圆角尺寸为。经磁性

11、吸力磨削后的冲压模件应消磁。冲模各零件的材料和热处理硬度应该优先按实用模具设计手册中表22.1-3、表22.2-3选用，允许采用性能高于表22.3-4、表22.2-4所规定的钢号。零件图中普通螺纹的基本尺寸要符合GB/T 197的相关规定，选用的极限公差与配合公差要符合GB/T 196的标准。零件图如有没有注明尺寸的倒角，除刃口外所有锐边均应倒角或倒圆。成形工作零件的口部圆角及拉伸筋应该用圆滑过渡，符合设计要求并允许在试模时给予修正，以便达到冲压零件的基本要求。冲裁模之凸、凹模刃口及侧刃等必须无锈蚀缺陷，不要有崩刃、划痕和机械损伤。冲裁模凹模工作孔不允许有倒锥度用冲压压加工的零件不要有过热、过

12、烧的内部组织和机械加工不能去掉的裂纹、夹层及凹坑。零件上销钉孔的配合长度要小于销钉直径的倍。固定板、导向零件、紧固件的形状和位置公差按GB/T 1181-1996等的规定。固定卸料的导料板应磨成等高。内外缘翻边模具的零部件的形状、公差、表面粗糙度等应符合设计的基本。冲裁模凹模工作孔不允许有倒锥度用锻压加工的零件不应有过热、过烧的内部组织和机械加工不能去掉的裂纹、夹层及凹坑。冲裁模凹模工作孔不允许有倒锥度，用锻压加工的零件不应有过热、的组织结构以及经加工处理不能去掉的裂纹、夹层及凹坑等。经过热处理后的冲压模具硬度要均匀，不允许有脱碳区和软点，并能够清除氧化物。12 本课题在国内外的发展概况及存在

13、的问题 模具是大工业生产的重要组成部分。由于在国外，特别是工业发达国家，起步早，底子厚，其研发水平高，生产能力强，处于成熟稳定的发展状态。在我国，虽然很早就开始制造使用模具，但是由于各种原因模具没能得到长久有效的发展。直到20世纪90年代初期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，我国除了在技术与设备的国外引进外，自主研发与制造能力也在突飞猛进地发展，年增长率能够达到20%。 虽然近年来我国模具不断发展但总体来说大而不强，整体水平的设计和制造落后于德，美国，日本，法国，意大利等工业发达国家。在这里只有对国内模具行业，存在的问题和差距进行了简要分析，主要表现在以下几个方面：高精尖模具大部分依赖进

14、口，经济效益差，人才严重短缺，供需错位缺乏对市场对客户的调查，模具技术的发展在地域上发展不均。我觉得以后要注重产业结构的调整和定位，通过技术创新来提升模具的制造水平来占领高精尖高档模具市场。 13 本课题的指导思想及应解决的主要问题 本设计旨在通过分析计算所给待生产工件的各项工艺及要求和数据，根据模具设计生产的工作流程，并按照模具设计的各项标准进行设计及调整，达到符合工业生产所需的要求。在设计过程，解决模具设计中材料的选择、尺寸的计算、标准件的选择、各装配零件的配合等各项问题，以期所设计模具能低成本加工及模具成品能加工出符合要求的工件。 2 模具设计程序及步骤21 冲件工艺分析2.1.1 翻边

15、工件的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系分析图1工件图（材料Q235 t=1.0） 根据所提供的产品图样可知，图示结构中需要对零件的内外缘进行翻边加工，首次冲压时用初始挡料销和固定挡料销定位，条料顺序送进一条料长度后，需使条料反转后再顺序送进，用两个挡料销和固定挡料销定位。 条料尺寸不大，结构简单，所以模具属于小型的单工序落料模，为降低生产成本，使用手工送料的方式。 图样中有未注圆角，根据相关要求，选择圆角尺寸为。冲裁件内外形度清角改为的圆角以便避免有尖锐清角，提高模具寿命。 工件图中的精度及其断面质量都没有特别的技术要求。工件图上的所有的尺寸都没有标注公差，均属于自由尺寸，可按照 IT取公

16、差值,按IT14级来确定工件尺寸的公差。可查互换性与测量技术基础公差表，各尺寸公差为：1200 -0.30 440 -0.22 450 -0.22 200 -0.22 R60 -0.18断面质量按一般标准处理。根据生产实践可知其装配关系大致为一般的普通落料模形式的改进。2.1.2 模具的结构形式、材料选用由图样及相关说明可知，该模具属于精度要求不高，冲击负荷较低，要求批量生产的单工序落料模，其由手动进料即可。则有四种结构形式可选择：有导向固定卸料式落料模、弹压式落料模、顺装上出件落料模和倒装式落料模。由于条料需要间隔反转，考虑到生产成本的控制，本设计选择弹压式落料模。这个毕业设计为冷冲压模具，

17、在材料选择上选用性价比较高的冷作模具钢：08钢。08的强度、硬度很低，而塑性韧性很高，具有良好的冷变形性。退火之后导磁率比较高，但有一个时间敏感，硬化和极低渗透性。冷轧或冷轧带钢，使其易于形成，深或深拉伸，覆盖件和焊接件的低强度。22 模具工艺计算2.2.1 计算毛坯的尺寸，绘制排样图，求出材料的利用率由零件图可知，该零件需要对外缘何内孔进行同时的翻边加工，因此需要对零件的翻边进行逐一的分析，首先对内孔翻边进行分析。（一）内孔的翻边（1.）圆孔翻边得工艺性（图2-2）要求如下：凸缘宽度 圆角半径 r1+1.5t翻边高度 这样能都保证翻边不易破裂 （2）翻边系数 在圆孔翻边的时候，毛坯预制孔直径

18、与翻边直径之比，即翻边系数K能够影响变形程度 图2。 图2 （2-1）各种材料允许的翻边系数为一次翻边系数，一次翻边能达到一定的翻边的高度，见表2-1，表2-2。 表1 低碳钢的极限翻边系数K 翻边方法孔的加工方法 比值 d/t 100503520 15 10 8 6.5 5 3 1 球形凸模钻后去毛刺用冲孔模冲孔 0.70 0.750.600.650.520.570.450.520.400.480.360.450.330.440.310.430.300.420.250.420.20 _ 圆柱形凸模钻后去毛刺用冲孔模冲孔0.800.850.700.750.600.650.500.600.450

19、.550.420.520.400.500.370.500.350.480.300.470.25 _ 表2 其他一些材料的翻边系数 退火的材料翻 边 系 数 K 白铁皮黄铜H62，t=0.56mm铝，t=0.55mm硬 铝软钢，t=0.252mm 0.70 0.68 0.70 0.89 0.72 0.65 0.62 0.64 0.80 0.68 第二次以后圆孔翻边工序的翻边系数 =（1.151.2）K （2-1） 式中K为表2-1中查出的翻边系数。（3）翻边的工艺计算 1）尺寸的计算：在翻边之，首先在毛坯件上先加工一个预制孔，这个孔大小应按翻边直径和翻边高度来计算。预制孔直径： d=D-2(h-

20、0.43r-0.72t) （2-2）翻边高度： （2-3）式中各符号见图2-1。最大翻边高度： （2-4）当制件要求高度h> 时，不能一次直接翻边成形，可采用加热翻边，多次翻边，或拉深后冲底孔再翻边的方法，如图2-3所示图 3在拉深件底部冲孔翻边时，应先决定翻边所能达到的最大高度，然后求出拉深高度，翻边高度（图2-2） （2-5）或 （2-6） 预制孔直径d为 (2-7)或 （2-8）拉深高度 （2-9）2）孔翻边次数的确定：如果制件翻边高度很大，计算所得的翻边系数小于表2-1，表2-2中所列数值时，需多次翻边。 计算方法： （2-10） 式中 n- 翻边次数； K- 翻边系数按表2-1

21、，表2-2选取 - 多次翻边系数，一般取=1.151.2K。3）翻边力的计算：一般情况下翻边力要比拉深力小，要用圆柱形平底凸模进行翻边时，翻边力F可以用下面公式计算 （2-11）式中 -材料的屈服强度(MPa) 无预制孔的翻边力比有预制孔的大大约1.5倍倍，如果用球形凸模或锥形凸模翻边时，球形凸模的翻边系数要比平底模小，所需的力应该小于用计算值，差不多要降低25%4）翻边凸凹模形状，尺寸：由零件图分析可知内孔的翻边应选用带有定位销竖直直径为10mm以下，翻边的内孔为10mm以下，翻边凸模。如图2-4所示 图4 5）翻边凸凹模间隙计算：在毛坯件上的冲孔的翻边和先拉深后冲孔的翻边所用的凸、凹模间隙

22、值可以按表2-3选取。 表3 翻边时凸、凹模间隙值材料厚度0.71.01.21.52.0平毛坯翻边 0.7 0.85 1.0 1.3 1.7拉深后翻边 - - - 0.6 0.75 0.9 1.1 1.5按下式计算凸，凹模尺寸，当翻边时内孔如果有尺寸精度要求时，尺寸精度由凸模保证。此时，： （2-12） （2-13） 式中 -竖孔内径公差； 、-凸、凹模公差； D-竖孔最小内径； 、-凸、凹模直径。对翻边竖孔的外径精度要求较高时，要想控制它尺寸的大小凸凹模之间应取最小间隙，从而使凹模对壁产生压力，以便达到想要的效果 （二）外缘翻边由零件图可以知道该零件需要对外凸外缘和内凹外缘进行翻边。1 外凸

23、外缘翻边外凸外缘翻边指沿着具有外凸形状的不封闭外缘翻边，这种拉伸方式可以看成是浅拉深。 外凸外缘翻边的变形程度用下式表示： （2-14）式中 R-翻边的外凸缘半径b-翻边的宽度； 外凸外缘翻边的极限度变形程度见表2-4表4 外缘翻边时材料的允许变形程表2-4为内凹外缘翻边的极限变形程度 金属和合金的名称 变形程度/% 变形程度/%橡皮成型 模具成型 橡皮成型 模具成型 铝 合 金L4（M）L4硬LF21（M）LF21硬LF2（M）LF2硬LY12(M)LY12硬LY11(M)LY11硬 25 5 23 5 20 5 14 6 14 5 30 8 30 8 25 8 20 8 20 6 6 3

24、6 3 6 3 6 0.5 4 0 40 12 40 12 35 12 30 9 30 0黄 铜H62软H62半硬H68软H68半硬 30 10 35 10 40 14 45 14 8 4 8 4 45 16 55 16 钢10201Cr18Ni9软1Cr18Ni硬2Cr18Ni9 38 22 15 40 40 10 10 10 10 102 内凹外缘翻边内凹外缘翻边指沿着具有内凹形状的外缘，这种方式方法和圆孔翻边差不多。 内凹外缘翻边的变形程度用下式表示： （2-15） 。 由零件图2-1可以知道在零件的外缘需要做内外缘翻边，因此可以确定此零件的大致翻边方法，如图2-5 图52.2.2 翻边

25、工序的计算 1） 核算能否采用一次翻边达到零件要求的高度 根据表2-2取极限翻边系数代入式（2-6）中 2）平刃口冲裁模的冲压力F可以按照下面公式进行计算： tb （2-2）由于精度不是要求非常的高为了方便可以进行估算： FLtsb （2-3）影响冲压力的因素有很多种，常见的有摩擦因素、材料的自身原因、模具零件的相互作用等，一般常用下列经验公式计算：卸料力 （2-4）推件力 （2-5）其中：查表取碳素结构钢Q235的抗拉强度：sb = （GB 7001988） 卸料力系数： 推件力系数：KT = 同时梗塞在凹模内的工件数：冲裁周边长度（圆角按清角计算）：L = 45+（120-6）×

26、2+（45-20）+p6= /mm 材料厚度：所以：卸料力Fx = KxF = 0.05×146 = 7.3/KN落料力F316 FT.85×460 = 146/KN 推件力FT = nKTF = 3×0.055×146 = /KN2.2.3 确定压力机公称压力 内外缘翻边模具的总压力要保证大于冲压力。计算总冲压力FZ，一般来说只需计算同时发生的力，并根据不同模具不同状态下分别计算。 本次毕业设计中模具设计采用弹性卸料装置和下出料方式的结构，因此压力机的压力可由下式计算得出： （2-6）FZ = 146+7.3+24.09 =177.4/KN所以压力机的

27、公称压力应要大于177.4/KN，经查询国家标准（）选择公称压力为250kN的类开式可倾标准工作台。如下图所示：图6计算压力中心 模具的压力中心应穿过压滑的中心线。为了保证压力机和模具正常工作，对于有柄模具来说通过中心线的压力中心是必需的，要不然的话会使滑块和导轨的非正常的磨损，还可以使合理的间隙不能保证，破坏坏模具和压力机从而影响工件的质量。在实际生产中，可在冲压模具的压力中心发生变化，或由于冲压成形的特殊形状，从模具结构中考虑，不应在中心的压力和模柄中心重合的情况下，此时应注意中心的压力偏差不超过所选压力机允许。图7 根据工件图分析可知，工件图虽是对称图形，但形状有一定的复杂性，所以，需按

28、冲裁复杂形状零件的压力中心时的公式计算，首先要选定坐标轴X和Y，求出工件各个点的重心位置，最后后按以下面公式进行计算，压力中心坐标（X0,Y0）： （2-7） （2-8） 冲裁圆弧段时，其压力中心的位置（图2-4）按下式计算： 图8 （2-9） 式中 l - 弧长； R - 半径； b - 弦长。/mm则压力中心为： / mm = 0/ mm 。2.3.选定定位元件为了保证模具正常生产出合格的产品，要对毛坯料进行定位所以要选择合适的定位原件。条料横向定位装置和纵向定位原件均使用固定挡料销固定挡料销：这次毕业设计中，在送料方向的垂直方向上，两个挡料销对第一次冲裁起到定位用，结构与纵向的固定挡料销

29、一样，采用圆柱形料销（）。其结构如下：.图9 A型固定挡料销（摘自）直径d（h11）= 60 -0.075 /mm的A型固定挡料销：固定挡料销d1(m6) = 3 +0.008 +0.002 /mm h = 3/mm L = 8/mm 材料：45，热处理硬度技术条件：按的规定固定板、垫板设计与标准通过计算及对模具本身进行分析，这次设计仅在冲孔的矩形固定板固定，要考虑螺钉和销孔的位置还要保证安装孔冲头，一般取70%的模。固定板孔和凸模采用过渡配合（H7m6），按下擦拭脸部后，确保证模具的垂直度。固定板主要用于直接下凸（凹）模压力扩散，防止模具座承受高压力和凹坑，模具影响正常工作。板的厚度一般是8

30、14mm，大小取决于固定板形。常用材料为45钢，T7A。固定板、垫板的基本结构、尺寸可按，选取。尺寸选择如下：矩形固定板：矩形固定板（摘自）（图10）长度L = /mm、宽度B = /mm、厚度H = 20/mm、材料为45钢的矩形固定板：固定板 - 45钢JB/T 7643.2材料：45、Q235 - AF技术条件：按的规定矩形垫板：矩形垫板（摘自JBT 7643.31994）（图11）长度L = /mm、宽度B = 125/mm、厚度H = 6/mm、材料为45钢的矩形垫板：垫板160×125×6 - 45钢材料：45、T8 A技术条件：按的规定导向零件的种类和标准的确

31、定在冲压模具中导向副的作用是保证上模有相对精确的位置关系。本设计采用在中、小型模具中应用最广的滑动导向副结构。其布置形式采用操作方便的后侧导柱形式。滑动导向副由导柱、导套组成，如图2-9所示。导套和上模座采用H7/r6过盈配合，导套孔与导套柱间采用H6/h5、H7/h6的间隙配合。导套内孔开有油槽。导套、导柱均有国家标准，国标中对导套、导柱的材料、表面质量等都有相应的规定。具体可查。本设计采用B型导柱和型导套。导柱导套装配图 图2-12具体尺寸如下：B型导柱（摘自GB/T 2861.2-1990）图13直径、公差带h6、长度L = 190/mm、l = 50/mm的B型导柱：导柱Bd1(r6)

32、= 技术条件：按JB/T 8070-1995的规定R*由制造厂决定A型导套（摘自GB/T 2861.6-1990）图14直径d = 32+0.0250/mm、公差带H7、长度L =105/mm、H = 43/mm的A型导套：导套A32H7×105×43 GB/T 2861.6D(r6)=45/mm b = 3/mm a = 1/mm技术条件：按的规定R*由制造厂决定为了使模具更加安全，设计与装配模具时，必须注意以下事项：模具处于闭合状态时，导柱上端面与上模座的上平面要留1015mm；导柱下端面与下模座平面要留的距离。导套与上模座上平面应留不小于的距离，同时上模座开横槽，以便

33、出油排气 紧固件与模具定位件的标准与确定模具紧固件主要指螺钉和销钉。 螺钉的主要作用是承受拉力，常用的有内六角螺钉，螺钉旋进的深度等尺寸参见图2-11。本设计除特殊说明外都使用M6×50的内六角圆柱头螺钉紧固，采用公称直径为6×50/mm的圆柱销定位。螺纹连接拧入深度 图15对于钢h = d1 对于铸铁h = 1.5 d1卸料螺栓：卸料螺栓分为圆柱头和内六角两类，由于弹压卸料板在装配后应保持水平，故卸料螺栓长度L应控制在一定的公差范围内。本设计采用较为常用的圆柱头卸料螺栓，具体标准如下：圆柱头卸料螺栓（摘自JB/T 7650.5-1994）（图16）直径d = M10/mm

34、、长度L = 80/mm的圆柱头卸料螺栓：圆柱头卸料螺栓M10×80 JB/T 7650.5d1 = 12/mm d2 = 18/mm d3 = 6.2/mm l = 10/mm H = 7/mm n = 3/mm b = r 0.8/mm r1 1/mm材料：45，热处理硬度3540HRC技术条件：按的规定销钉：本设计除特殊说明外，一律选用6×30的销钉定位。配合间隙为m6/h8模柄与标准 这次毕业设计设计采用压入式模柄，它与模座孔采用H7/m6过渡配合。具体标准如下：A型压入式模柄（摘自）（图17）直径d(js10) = 40+0.050 -0.050/mm、高度的A型压入式模柄：模柄A40×115 JB/T 7646.1d1(m6) = 42+0.025 +0.009/mm d2 = 50/mm d3 = 11/mm d4(H7) = 6+0.012 0/mmL1 = 45/mm L2 = L3 = 4/mm材料：技术条件：按的规定绘