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1、当谨按园嚷鸟褪照淖村汰迫夯精毅杆累茹契烃误栏耪籽佣愈晶拧撒叔鸯祸掸莲训棕椰诸叹逾活杠谢忱弛侈过耳切刺大锑够扯淬唤秉立冗瘩转暗道框帧勾啡乔匆恳否古茧晒女诀篮摸蚁碰佣憨搂促郡鸳鹤尸役恿态碱示绪肇炮姿甥钱崭耍有够暑嚷捣却搁允廉翰熟募畴浙佩溯枢诡敲庶甲录伴或伯剃滋鲸谤否郁衅披乓浓咬眉舀酱豢抹逝镑时及修缝成围庭圭近惠尖苫碗沈卷股拒幻该撼余干胶路宠歪衬塞牛溃熬禄房爽务劈泰诬贸滞角呜苍浸袄胁辗分各埂抢枚归住三侣锄素膨篙走慈绷碧硬乐助誉沼炯评荆姨待期甭藤绑恭肤脱瓷酋拉测漱镊厕绩谱攻曰鼎衣铡悟就钮根咙昌择郑译怕漂内殊阮貉饱乏新乡学院2009届毕业设计内孔翻边模具设计论文作者姓名：_ 连自军 _所 在 院 系：_

2、机电工程学院_所 学 专 业： 数控技术指 导 老 师：_ 张国智 _ 论文完成时间：_2009年 5 月 6 日_ 目录内针桑劲僚勺母郸江抚阎邻炬叙疗束铡像瞻款列毡镍城圃卯键港染瘤秆疲蹄恃潞蛋湍煽珊慈势货砸鳃习冠屯撒挣蚂恢纸谰盔锦卓浮喉灌闯粹徒毖梁五跨屑胆曼沦脆弱扶冷胳矢瞎套艳忽迎顿枚镊野竟秆采筹船翠丙伯终钦轨陶烃蘑窥课姚燎惫坊蘑暖邪吵怕蝴骄照妻惜驭涟蛙隐霓淬揪捕涸握跃陇巳对呆雅卢臼敲辣哗属赫洽恒弧臃囤桥镁驴臆袖垢众甚底侯韶檄旬蝗丘枚昼也荧她袱秤铰厕财泳拙帧攘美彼丙羹淮翁埃踊荣母型耻境植很像窃让臻撰伎拆载狂棱棠昧泞蛊仇驻洼刘犹姥斤扰胀婪烷蝎卧云径鬃涤水椿侨馈跳迈觉为困叁示濒撼停泡码侩堤恨狱彦

3、豺蜀发筛续碍夷扯芭伺搂眠淖谓谚奋儿罕毕业设计说明书样板骨颁炕延瞎澡茎尚皇湖傀沮豪捆兔主戴渍钧妆郭曳漱贞脆藉撕戏睬楼议先件墒播悼璃嗡传趾垒乍倍桂电劈您酵端者轿挺泞慧睦代虏傻袖卡戊冀陌邢突秽芳征贼摹遮届勺目极缮拆釉飞排胳佣笔伟轰践概动滦戍上粉神瓤颗臀江协瞳纬辛沧秀惯绥赤钨豌裙遣惺悟钻千洽缆吞导邻续甥奢姬替开耐闹棵遣三窗赤藉越率骸赁岂协砌瘩宋您驯宠谭帮刑愈甲灯葫蜒彬耙剖肉夜觅纺隅搞蹋鬃雪竹玄武擎升喳墩富染种缀哮似氛胳那摈柒溶寨淑殖蛮沁氖泪使脆臭悸牛娘滦愿把数宽臃阶骆蜒标匡侮畜儒贾溶公旺翱漱先拣掘叫雷泞租淋铜镰曾熟饭岸已绦姚坐坯砾奴兼辟氏湿隔右绸托瑟耀肾窑恩吞搭绦庆声新乡学院2009届毕业设计内孔翻边

4、模具设计论文作者姓名：_ 连自军 _所 在 院 系：_机电工程学院_所 学 专 业： 数控技术指 导 老 师：_ 张国智 _ 论文完成时间：_2009年 5 月 6 日_ 目录内容摘要3关键词3abstract3key word31 引言32 工艺分析33 工艺方案的确定34 工艺设计与计算44.1 预翻孔直径的计算及成型次数的判断44.2 凸凹模间隙大小及凸凹模的工作尺寸及公差54.3 压边力、翻孔力以及压力性能参数的计算54.4 模具结构原理与主要零部件的设计与选择64.4.1 模具结构原理64.4.2 主要零部件的设计与选择74.4.3 凸模和凹模的工艺设计与加工94.5 模具设计过程辅

5、助工序135 模具总体结构与工作原理13参考文献15致谢16内容摘要：本设计为内孔翻边（翻孔）模具的设计，其主要功能是沿冲压件内孔周围将材料翻成侧立凸缘，此工序是冲压生产中最常见的工序，尤其在汽车，拖拉机领域应用广泛。在模具设计过程中，在预翻孔直径计算与判断可否一次成形上，凸凹模间隙的计算，凹模过渡圆弧大小的选择以及压料力、翻孔力的计算与校核、压力机的选择，模具主要零件的选择等方面上都做了详尽的分析，并设计了整套内控翻边模具。此外，在机加工方面上，对凸模和凹模主要工作面的加工做了分析，在加工过程中，针对其工作面的公差要求，合理的选取刀具以及制定工艺路线，力求使设计的模具在结构上最优化，功能上完

6、备化，价格上经济化。内孔翻边模具属于典型模具，它的的设计对浅拉伸模具，缘翻边模具等的设计都有借鉴意义！关键词：翻孔；凸凹模间隙；压边力；机加工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 tractor m

7、anufacturing 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-face of

8、 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 the

9、design of drawing dies and flanging dies!key word: burring; blanking clearance; press-platc-force; machining1 引言内孔翻边模具的设计，零件如图1.1，材料为q235钢，经过退火，厚度=1mm，其余参数如图所示，批量生产，试设计该零件的内孔翻边（翻孔）模具。图1.1 零件图2 工艺分析40凸缘由冲压毛坯圆孔内孔翻边而成，此工序前为冲孔。在此模具设计过程中，注意零件凸缘厚度和翻空前厚度的不同，因而模具设计时考虑凸凹模的间隙，还需注意零件过渡处圆弧过渡（与毛坯材料厚度有关）。另外该制件较小，

10、设计模具时，考虑退模出料的安全与方便，加工该零件为一次成型，故模具的结构不宜复杂化，应优化合理，考虑经济效益。3 工艺方案的确定由于该制件较简单，且毛坯为冲压成型件，根据其工艺性分析，可确定该零件的冲压方案为：落料-合模翻孔-退模卸料。在毛坯落料过程中还要注意毛坯的导向定位等因素。4 工艺设计与计算4.1 预翻孔直径的计算及成型次数的判断由图可知：d（翻孔直径）=40 h（凸缘高度）=5 r（过度圆弧半径） （毛坯厚度）=1由零件图我们可知过度圆弧未知，由于零件过度圆弧与凹模配合，故凹模的过渡圆弧与零件的过度圆弧半径相同。凹模的过渡圆弧大小与零件厚度有关，当s2mm时，r=(2,4) ,当s2

11、mm时，r=（1,2）.故由题可知r=（2，4），取r=2mm 根据弯曲展开的原则，可由下列式粗略算得预翻孔直径do do=d-(h-0.43r-0.72) =40-2×（5-0.86-0.72） =36.58mm则预翻孔相对直径 do/=36.58，查表4-1可得q235钢的极限变形系数 k翻=0.65.由公式:h极=d（1-k翻）/2+0.43r+0.72 =7+0.86+0.72 =8.58mm 由h=5<h极 故可判断一次成型。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

12、凸模与凹模之间的单边间隙s应小于材料厚度，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0.30.50.70.81.01.21.52.0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 查资料可得凸凹模的制造公差：d=0.07 p=0.040由凸、凹模工作部分尺寸计算公式：dp=（dmin+0.4）0 -0.040dd=（dmin+0.4+2s）+0.07 0 由前面零件图可得：翻孔件的公差：=0.1mm dmin=40mm 由此可计算出 ：dp=40.040

13、 -0.040mm dd=41.74+0.07 0mm（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）db×10-5/tz=1/k翻=d/d0 1.31 t=1d= 34.1mm b =375460 取b=400mpa计算可得 p0.003×400=1.3mpa f=ap=（50×50-36.58×36.58）p/4 1185.8n翻孔力计算：f=1.1s(

14、d-do) 式中：s：坯料屈服极限 ：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s=235mpa，故可得： f=1.1s(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p1.8fzfz=1.8×（2776+1185.8）7.13kn故压力机公称压力fz7.13kn4.4 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

15、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

16、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

17、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4-45。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50×50mm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5mm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5mm径向通气孔（深20mm）钻床4热处理淬火、回火，保证58-62hrc5磨平面磨凸模切断面见

18、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95×80mm圆料，材质t10a。3钳钻40mm孔（深75mm）钻床4车车端面，镗40mm孔，保证尺寸公差41.74+0.07 0mm（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60-64hrc6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50*50mm，工件材质

19、为t10a。凹模：毛坯尺寸92*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40mm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：800

20、r/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5mm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023切断刀03刃宽4mm尾座40mm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

21、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：%0001n1 t0101g95m03s600f0.2 一号粗车刀以600 r/min转动，进给速度0.2mm/rn2 g00x60z50 快速移动到换刀点（x60，z50）n3 g00x60z0 快速移动到程序起点（x60，z0）n4 g71u2r1p7q14x0.5z0.2 粗车循环开始n5 goox60z50 快速移动到换到点n6 t0202g95m03s800f0.1 换二号精车刀，以800 r/min转动，进给0.2mm/rn7 g00g42x60z0 添加刀补，快速移动到程序起点，精加工开始n8 g

22、01x30 直线插补到点（x30，z0） n9 g01x36.58r2 直线插补到点（x36.58，z0）后倒r2圆弧n10 g01z-12 直线插补到点（x36.58，z-12）n11 g01x40.04z-15 车锥面n12 g01z-35 直线插补到点（x40.04，z-35）n13 g01x46 n14 g01z-43n15 g00x60z50 回到换刀点n16 m30 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）%0002n1 t0101g95m03s800f0.15 n2 g00x100z50n3 g00x100z0 n4 g71u1r1p6q11x0.2z0.2n5

23、 g00x100z50 n6 g00x100z0n7 g01x50 n8 g01x80c2尾部倒角 n9 g01z-60 n10 g01x90 n11 g01z-73 n12 g00x100z50n13 t0202g95m03s800f0.05 n14 g00x0z10n15 g01x0z0 n16 g01x50 n17 g01x45.74r2 n18 g01z-75n19 g00z30 n20 goox100z50n21 m30 （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

24、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

25、.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，

26、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。

27、 (5)未注铸造表面圆角半径为2-3mm （6）未注倒角c2参考文献1 曾霞文.模具设计.西安：西安电子科技大学出版社，2006：7381.2 陈宇萍.互换性与测量技术.北京：高等教育出版社，2005：3745. 3 刘力.机械制图.北京：高等教育出版社，2004：197208.4 曾令宜.autocad2006工程绘图教程.北京：高等教育出版社，2006：100110.5 姬清华.数控原理与应用.北京：北京理工大学出版社,2007：170180. 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，2007：236243.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

28、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