哈职院模具教研室

1. 模块五 自行车脚踏内板成形模 哈职院模具教研室

2. 设计任务： 完成图示工件的模具设计。

3. 局部成形:胀形、翻边、缩口和校形 翻边是在模具的作用下，将坯料的孔边缘或外边缘翻成竖立直边的成形方法。 分类： 内孔翻边 伸长类翻边 外缘翻边 压缩类翻边 课题一 局部成形模基础

4. 一、内孔翻边 1. 圆孔翻边的变形特点与翻边系数 变形区：内径为d、外径为D的环形 部分。 变形特点： 切向： 材料伸长 厚度减薄 易裂； 径向： 同心圆之间的间距基本不变 径向变形很小 翻边系数： d—翻边前孔径； D—翻边后孔径。

5. 翻边系数的影响因素： （1）材料的力学性能：塑性好的零件，极限翻边一系数可 以小些。 （2） 孔的边缘状况：翻边前孔边表面质量高（无撕裂，无 毛刺）时就有利于翻边成形，极限翻边系数可小些。 （3） 翻边的孔径d和材料厚度的比值越小，即相对坯料厚 度大时，在断裂前材料的绝对伸长可以大些。因此，较厚材料 的极限翻边系数可以小些。 （4） 凸模的形状：球形（抛物线 或锥形）凸模较平底凸模对翻边有利， 因为前者在翻边时，孔边圆滑地逐渐 张开，所以极限翻边系数可以小些。 翻边凸模的头部形状

6. 2. 圆孔翻边的工艺计算 平板坯料翻边的工艺计算 预冲孔直径: 又有： 带入后整理得： 或 则： 上式为一次翻边所能达到的最大高度，可用于判定能否一次 翻成。

7. 二、外缘翻边 1. 变形程度 外凸的外缘翻边属于压缩类翻边，类似拉深 内凹的外缘翻边属于伸长类翻边，类似内孔翻边 外凸的外缘翻边变形程度 内凹的外缘翻边变形程度

8. 内孔翻边模

9. 落料、拉深、冲孔、翻孔复合模 １、８－凸凹模　２－冲孔凸模　３－推件块 4－落料凹模 ５－顶件块　６－顶杆　7－固定板　９－卸料板　10－垫片

10. 三、校平 1. 校平变形特点与校平力 在校平模的作用下，坯料产生 反向弯曲变形而被压平，并在压力 机的滑快到达下极点时被强制压紧， 使材料处于三向压应力状态。校平 的工作行程不大，但压力很大。 校平力 式中 p—单位面积上的校平压力（MPa） A—校平面积（mm2）

11. 2. 平板校平模 平板冲件的校平模分光面校平模和齿面校平模两种。 a)光面校平 b)齿面校平 平板校平模对改变材料内部应力状态的效果较弱，卸载后零件的回弹大，校平效果差。 齿面校平模由于齿压人坯料形成许多塑性变形的小网点，有助于彻底地改变材料原有的和应力应变状态，卸载后零件的回弹小，校平效果好。

12. 齿形校平模常见齿形 尖齿校平 1-方形尖齿 2-菱形尖齿 平齿齿形

13. 四、整形 1. 弯曲件整形 弯曲件的整形方法主要有压校和镦校两种。 压校时材料的变形与弯曲变形相同，不能改变材料的原有应力状态，所以整形效果一般 镦校时材料在长度方向上受压，改变材料的原有应力状态，使之处于三向压应力状态，所以整形效果好。

14. 课题二 自行车脚踏内板成形模设计

15. 1.冲压工艺方案的确定 该工件可有一下三种成形工艺方案 方案一：下料（落料）、成形、切边、冲孔，采用单工序模生产。 方案二：成形-切边复合冲压、冲孔，采用复合模生产。 方案三：采用级进模生产。 该件的冲压生产采用方案二为最佳。

16. 2．主要设计计算 （1）变形量计算 B=71.40-0.5mm 步距A为71.4 mm，查板材标准， 选1000 mm×100 mm的10钢板。 （3）冲压力的计算 该模具采用正装复合膜，拟选择弹性卸料、打杆出件。 冲力的相关计算如下： 冲裁力 F=1.5×（66×2+3.14×7×2）×300=79kN 卸料力 FQ=KF=0.05×79=3.95kN 顶件力 FQ2=KF=79×0.04=3.2kN 成形力 F=1×3.14×22×1.5×300=31 kN 根据计算结果，冲压设备拟选J23—25A

17. 3.模具总体设计 （1）模具类型的选择 有冲压工艺分析可知，采用正装复合模 （2）定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的进给步距采用挡料销。 （3）卸料、废料出料方式的选择 因为工件是料厚为1.5 mm的10钢板，材料相对较软，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。采用正装复合膜，采用上出料。 （4）导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。

18. 4.主要零部件设计 （1）工作零件的结构设计 ①凸凹模 凸凹模外形按落料凸模设计，内孔按成形凹模设计，结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成直通式，最后精加工为慢走丝加工 L=20+15+2+28=65mm

19. ②成形凸模 成形孔为圆形，所以成形凸模采用直通台阶式。一方面加工简单，另一方面便于装配与更换。

20. ③凹模 凹模采用整体式，在线切割机床上加工。安排凹模在模架上的位置时，将其中心与模柄中心重合。 凹模厚度H=Kb1=0.28×66=18mm（查表2-10得K=0.28），取H=25mm 凹模宽度B= b1+（2.5~4）H=66+2.5×25=128.5 mm 凹模长度L=L1+2C=30+2×28=86mm(送料方向，查表2-11得C=28mm)。 凹模轮廓尺寸为130 mm×90 mm×25 mm，

21. （2）卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为10 mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。 ②卸料螺钉的选用 卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为8 mm，螺纹部分为M6×10 mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模断面1 mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 ③顶件块的设计 正装复合模工件一般采用上出工件，为节约材料，通常在凹模下加一垫块，以增加顶件块的行程。顶件块与弹顶器用顶杆相连．

22. 5.模具总装图