内外缘翻边复合模具李
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Hefei Un iversity 课程设计
COURSE PROJECT
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2
目录
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。 3
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:
工件图 材料兀钢 材料厚1E
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270〜340MP，抗拉强度c b
为335〜410MP，屈服强度c s为255〜353MP，© 70 mm处由内孔翻边成形，翻边前已加工出 预冲孔，r=1 mm,翻边高度H =8 mm,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4
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， 采用刚性推件装臵， 即
顶杆和推板组合装臵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: 5
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：
d o=D-2(H-O.43r-O.72t )
=9-2 X( 4-0.43 X 1.5-0.72 X 1)
=4 伽
d 0 —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：
k 0=d0/D=117 - 137=0.85407
(3) ,校验翻边高：
d 0/t=117 十仁 117 伽
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 Hnax=(D/2) 〃 (1-k min) + 0.43r + 0.72t
=68.5 X (1-0.60) + 2.25=29.65 伽 >8 伽
故可以进行翻孔。
(4) ，计算翻边力： 6
F=1.1 n〃 ( D-d) t cr s
=1.1 X 3.14 X( 137-117) X 1.5 X 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 mm,
工作台尺寸： 300 m X 300 m 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,即翻口位臵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△为0.35 mm,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
mm,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 D=(Do+A ) - s t=116.92 -0.35 mm
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)+sa=117.32+0.03m
最小间隙 Zmin=0.75 m ,最大间隙 Zmax=0.85 m 。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 mm，其刃口圆角半径与制件圆角相等为
r=1.5 m 。
凹模壁厚 C=( 1.4 - 2) H m , 故壁厚为 33 m。
凹模内壁直径为 72.32 m,外缘直径 Di=72.32 + 33X 2=138.32 m。
为了增强凹模在工作中的稳固性,留有 25.13 m 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 HRC5L 60。如图 7
(2 )凸模设计
凸模材料和凹模一样选用 T10A,热处理HRC5& 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 mm。根据资料翻边凸
模圆角半径rp 一般取2 m,因此凸模圆角半径取 3 m。在凸模上钻一个直径 8 m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臵四个连 接螺钉，公称直径为 8 m,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 8
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，HRC3A40,选用内六角螺钉，公称直
径为8 mm，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:
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M8销钉与螺钉
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 m,因此它的头部直径 r=41.5-0.15 X 2=41.2 m。
如图所示：
