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1、一种薄板小螺纹底孔翻边模的设计一种薄板小螺纹底孔翻边模的设计姚伟煌【 【摘要摘要】 】结合机械加工专业在现代制造业中的应用技术，本文主要介绍机械设备中薄板零件翻边模的工艺分析、模具制作过程及其模具制造需注意的问题等特点。经生产验证，该翻边模具结构可靠，模具安装使用方便，生产的产品质量稳定，能达到设计效果，为企业创造了可观的经济效益。【 【关关键词键词】 】薄板；螺纹底孔；翻边；模具结构；制作、 前言前言实习是技工教育中实践教学的一个重要环节，然而，在实习中，学生学过的理论知识与实践的对接往往存在一些问题。为了防止学生为实习而实习，造成实习效果不佳的现象，本文以一种薄板小螺纹底孔翻边模的设计为例
2、，引导学生在实习过程中用所学的机加工知识去观察、思考实际问题。这样学生会在实习过程中对教师提出的问题和实习中所遇到的问题进行融合而成为自己加工整理的新知识，使实习变得有章可循，从而树立“为用而实习，实习而致用”的思想，提高实习兴趣和实习效率。在机械加工中，为了在薄板上攻丝和保证装配的需要，经常要对薄板进行翻边。对薄板冲孔翻边目的是增加螺纹底孔的轴向长度，使螺纹连接长度加大，从而使螺纹联接结构更坚固、可靠。同时，还能有效减少产品的重量。为了提高效率并满足大量生产的需要，一般采用先冲小孔（底孔），然后翻边等工艺方法，冲成成形这种小螺纹底孔，不仅能以冲压制孔取代钻孔而大幅提高生产效率，一致性好的底孔
3、，并可使薄板翻边孔有足够的高度，从而确保其翻边后攻丝的效果。现结合笔者 15 年来在企业从事机加工的实际操作经验，下面以图 1 所画零件为例分析薄板小螺纹孔翻边模的制作。、 工工艺艺分析分析1.公制螺纹底孔的经验计算式螺纹底孔的大小，不仅取决于螺纹直径而且与螺距有着密切的关系:脆性材料 D底=D-1.05P，韧性材料 D底=D-P，式中 D底底孔直径（mm），D螺纹大径（mm），P螺距（mm）。螺纹底孔直径的合理值如表 1 所示（以 M3-M6 为例）表 1螺纹直径 D螺 距 P底孔直径 D底M30.52.5M40.73.3M50.84.2M6152.工艺分析图 1 所示的零件，材料为冷轧钢板
4、(1.0GB708-68/10GB710-65),其中料厚 t=1.0mm,2-M4 冲孔翻边高度 h 要求达到 2.4mm。图 12.1 经研究分析，结合实际情况确定其图 1 零件的加工工序为：a 落料（即零件的展开尺寸）；b 冲底孔（翻边前）；c 翻边；d 攻牙（攻丝）；e 折弯成形。图 1 零件中 2-M4 翻边孔的翻边形状如图2 所示。其中 d0为翻边前预冲孔直径,h 为薄板翻边的高度 ,d1为底孔直径,d2为翻边后的平均直径，d3为翻边孔外径。M4图 2 薄板小孔翻边（放大剖面图）2.2 根据图 1 所示的零件材料厚度（t）为 1mm,按传统的方法计算出预冲孔的直径 d0,并相应设计
5、了翻边模,试模后发现翻边后的高度 h,大大超过要求。R 已不是小圆弧形状，在冲孔过程中，该材料受到强烈的拉伸和凸模的推挤作用，其厚度（板料厚度）已明显变薄，高度 h 也比原来增大，所以在设计薄板翻边模具时要注意冲模的凸模、直径及其凹模内径尺寸大小精度,目的是使翻边孔不会开裂，并且具有足够的翻边孔壁厚和强度，达到较好的翻边质量。其翻边几个尺寸参数如表 2 所示，供参考。表 2 冷轧钢板普通螺纹底孔翻边的尺寸(mm)螺纹 直径板厚 t翻边预冲底孔直径d0翻边螺纹底孔直径 d1翻边凸缘外尺寸 d3翻边凸缘高度hR0.83.541.8 0.213.82.21.24.062.4M31.51.22.54.
6、453.00.41.04.62.41.24.862.01.55.253.30.4M42.01.63.35.94.20.62.3 翻边成形小螺纹底孔的工艺技术（有关符号见图 2）根据长期现场工作经验，就图 1 所画的薄板冲压件翻边成小螺纹底孔而言，控制和合理确定其翻边系数 K0、翻边孔壁的变薄系数 E0等，是保证翻边成合格螺纹底孔的关键。推荐翻边系数：K0=0.400.45d1d0推荐预冲孔直径: d0t推荐翻边孔壁变薄系数:E0=0.600.65tdd2/ ) 12(推荐按以下各式进行小螺纹底孔的变薄翻边工艺计算:预冲孔直径:d0(0.450.50) d1(mm)先将图 1 所画零件及图 2
7、所示有关尺寸符号,即 d0(0.450.50)3.3mm1.6mm翻边孔外径:d3d1+1.3t(mm)将图 1 所画零件及图 2 所示有关尺寸符号,即 d3=3.3mm+1.3mm4.6mm翻边高度:h +(0.10.3) (mm)将图 1 所画零件及图 2 所示有关尺寸符号,即 2.4mm在正常情况下采用上述计算方法及推荐工艺参数,翻边孔不会开裂及具有足够的翻孔壁厚和强度,达到更好的翻边质量。三、模具制作三、模具制作一般常用的翻边模结构如图 3 所示。这种结构对于薄板面积较大翻边时显然有点费力，操作工在翻边时不仅要用较大的力托着零件，使生产效率降低，而且加工零件的预冲孔位置精度达不到要求，
8、定位也很困难。因此在批量生产中，为了使工人操作方便，采用了如图 4 所示的倒装式翻边模具结构。图 3 翻边模（剖面图） 图 4 倒装式薄板翻边模（剖面图）1.根据图 1 零件所示的 2-M4 翻边孔，一般采用翻边模结构如图 4 所示，图 1 中冲孔的凸模按零件尺寸加工，根据上述表 2 所示，冲孔翻边凸模（见图 5 所示）M4 工作部分为 3.3 mm，有效长度6 mm，预冲孔直径 d0为 1.6 mm，翻边凹模 d 直径（见图 6 所示）为 4.6 mm。2.为了减少卸料压力，采用减小压料面积的办法来实现，将凹、凸模采用组装结构，凹、凸模用模具钢淬火处理使其硬度达到 HRC50。凹、凸模模座一
9、般采用 45 钢，调质处理后使其硬度为HRC25，模座材料也可选用 Q235 钢，但不宜用灰铸铁。卸料板和托料板用中碳钢调质处理。凹、凸模固定在凹、凸模模板上，这样随时可根据需要而更换凸、凹模。3.此翻边模的基本特点就是利用翻边凸模与预冲孔来对坯料定位。从图 5 凸模结构中可看到，凸模前段有一段导向段，其直径与预冲孔直径 d0完全相同，导向段与工作段一般采用圆弧过渡。从理论上讲采用这种方法翻边，完全可消除定位误差。由于翻边凸缘作为紧螺纹连接的螺母基体,对其尺寸精度要求较高:翻边凸缘高度 h、翻边凸缘内孔即螺纹底孔 d1、翻边凸缘外径 d3等，允许偏差均小于0.050.mm。上 上上 上 上上
10、上上 上上 上上 上 上上 上 上凸模模座固定板弹垫(硅胶)冲孔翻边上模(凸模)托料板坯料(零件)冲孔翻边上模(凹模)图 5 翻边凸模4为了保证凸、凹模之间的间隙均匀，并便于装配和更换。重新制作一个凹模，其中尺寸d（如图 6 的凹模），做成比凸模中导向段直径大 0.05mm，图 6 中其他尺寸只是参考值。在压料、退料等装置未装之前，将凸模插入凹模，直至凸、凹模吻合，然后将其安装固定。凸、凹模之间的间隙即可保证均匀，当然，翻边凸模导向段和工作段要一起在一次装夹中安装完成，以保证其同轴度。5根据图 1 中零件要求翻边孔大小来选择凹模（d 大小）和翻边凸模中工作段的尺寸大小。这种倒装式结构的翻边模还
11、解决了另一个问题，即压料和出件。图 3 所示的翻边模压力来自上模,在普通冲床工作时受到滑块行程的限制，压力难以很大且不易调整，而这种倒装式翻边结构（如图4）的压料力来自下方，可利用普通冲床工作台的空间，采用弹簧垫或硅胶垫等方法来增大压力。模具加工完成后，经试模验证，模具合格，制品符合设计要求，图 1 所示 2-M4mm 孔翻边高度（h）可达 2.4mm，能满足攻丝使用要求。图 6 翻边凹模（剖面图）、结结束束语语该倒装式薄板翻边模（如图 4）可利用冲床的刚性卸料机构，在滑块回程时，将制件从凹模中强制顶出，这样凹模仅受工作压力，大大延长了寿命。而压料力可方便地加大，并可在工作中调整，从而克服了前面所讲的由于 R 变大而使 h 增大的毛病，提高了制件精度。未来社会的发展越来越依赖知识和技能，在这样的社会背景下，只有那些具备扎实基础知识和基本技能的人才能适应社会的需求并获得自身的发展。在实习教学中，用实际例子引导学生实习，对学生的专业实习产生了良好的推动作用。参考文献：参考文献：1张文梁.钳工生产实习M.北京:中国劳动出版社,1993,80-822刘彩英.冲模设计手册M. 北京:机械工业出版社,1996,258-2683韩英淳.简明冲压工艺与模具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,2006,253-263,3454苏仁,马德成.实用钣金工手册M.北京:航空工业出版社,1995 ,86
