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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】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。
【关键词】薄板;螺纹底孔;翻边;模具结构;制作
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,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,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。
工艺分析
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 M3 0.5 2.5 M4 0.7 3.3 M5 0.8 4.2 M6 1 5 2.工艺分析
图1所示的零件,材料为冷轧钢板(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1
2.1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。
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h R
M3
0.8
Φ1.2
Φ2.5 Φ3.54 1.8 0.2 1 Φ3.8 2.2
0.4 1.2 Φ4.06 2.4 1.5 Φ4.45 3.0
M4
1.0
Φ1.6
Φ3.3
Φ4.6 2.4
0.4 1.2 Φ4.86 2.0 1.5 Φ5.25 3.3 2.0 Φ5.9 4.2 0.6
2.3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==0.40~0.45
推荐预冲孔直径:
d0≥t
推荐翻边孔壁变薄系数:
E0==0.60~0.65
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≈(0.45~0.50) d1(mm)
先将图1所画零件及图2所示有关尺寸符号,
即d0≈(0.45~0.50)×3.3mm≈1.6mm
翻边孔外径:
d3≈d1+≤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+1.3mm≤4.6mm
翻边高度:
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