垫圈冲压工艺及模具设计

1、冲压工艺及模具设计工件名称：垫圈工件简图：如图一生产批量：中批量材料：08材料厚度：0.6mm 图一1、冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序。 材料为08低碳钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个40mm的孔；孔与边缘之间的距离也满足要求，壁厚为0.8mm。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。2、冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但

2、需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，且工件最小壁厚20mm远大于凸凹模许用最小壁厚1.8mm，模具强度较好，制造难度小，落料圆和冲孔圆同轴度满足要求。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，但工件同轴度不意满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。3、主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算设计复合模，首先要设计条料排样图。垫圈的形状为圆，直排时材料利用率低，应采用多排，如图二垫圈排样图所示的排样方法，可显著地减少废料。搭边值查表可得1mm和1.2mm。冲裁件面积 A=r=3.1430

3、=2826 mm条料宽度 B=6021.22611.72=174.2 mm由于冲压常用钢板规格宜选710mm1420mm的钢板，取B=177.5 mm步距 S=60+1=61 mm一个步距的材料利用率 =nABS100 =32826177.561100 =78.3%故条料宽度为177.5mm，步距离为61 mm，一个步距的材料利用率为78.3%。查板材标准，宜选710mm1420mm的钢板，每张钢板可剪裁为4张条料（177.5mm1420mm），每张条料可冲68个工件，故每张钢板的材料利用率为76.2%。图二 排样方式图（2）冲压力的计算该模具采用复合模，考虑操作安全，采用典型的倒装结构。拟选

4、择刚性推件装置推出垫圈。冲压力的相关计算如下。落料力的计算： F=KLt式中 F落料力（N）; K系数，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。 L落料周边长度（mm）； t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度 (MPa)。 L=d=3.1460=188.4 mm 查表可知为325 MPa。 F=KLt=1.3188.40.6325= 47759.4 N 同理冲孔力 F冲孔= 1.33.14400.6325 =31839.6 N查表知：卸料力 F=KF=0.0547759.4=2387.97 N 推件力 F=nK推F冲孔=30.05318

5、39.6 =4775.94 NF= FF冲孔FF=86762.91 N根据计算结果，冲压设备拟选100KN冲床。（3）压力中心的确定及相关计算 该工件为规则外形形状，压力中心位于几何中心即圆心上故，不需计算。（4）工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下所示。所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT l4级确

6、定工件尺寸的公差。零件外形尺寸为：60零件内形尺寸为：40查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：零件内形：以凹模为基准： 零件内形： 以冲孔凸模为基准计算 4、模具总体设计 （1）弹簧的选择 选择依据:最大压缩量时不超过弹簧极限，而最大压缩量=预压量h1+卸料工作行程h2+修模量h3。考虑到卸料的可靠 性，取弹簧在预压量为h1时就应有的压力Fx。由卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初选弹簧的数量为二，则每个弹簧应有的预压力。初选弹簧为工作极限负荷Fj=1390N659.4N，钢丝直径d=6mm，弹簧中径D=32mm，自由高度L0=65mm，极限负荷下的变形量hj=19.3mm。当弹簧在预压量h1时

7、，卸压力达659.4N，由压缩量和力的线形关系得：预压量又因卸料板的工作行程h2=0.6+1=1.6mm；修磨量h3=5mm；所以最大压缩量 即能满足要求。 弹簧装配高度h=L0-h1=65-9.15=55.85mm。 （2）卸料板的选择： 根据凸凹模及弹簧、卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为125mm125mm，厚度为15mm。 （3）选择上、下模座： 采用GB2855.5、61990后侧带导柱形式模板。根据最大轮廓尺寸125mm125mm选相近规格标准模座LB为125mm125mm，上模座厚35mm，下模板座35mm。 （4）导柱导套： 按GB2861.1、6选d=38mm，模具闭合高

8、度225.5mm，选导柱110mm,d=22mm。（5）模柄： 查表知100kN压力机模柄孔尺寸为3050。所以选尺寸为3070的带凸缘形式的模柄。（6）凹模： 凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。 凹模厚度 H=Kb=0.360 mm=18 mm（查表2.26得k=0.3） 凹模壁厚 C=（1.52）H=2736 mm 取凹模厚度H=20 mm，凹模壁厚C=35 mm， 凹模宽度B=b+2C=（60+230）mm=120 mm 凹模长度L取125 mm（送料方向） 凹模轮廓尺寸为125 mm125

9、 mm30 mm。 （7）凸模： 1）凸模固定板： 厚度： 所以取其厚度为40mm。直径为130mm。 2）凸模全长：结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M10螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L=hhth：式中 L凸模长度（mm）； h凸模固定板厚度（mm）； h卸料板厚度（mm）； t材料厚度（mm）； h增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5mm1mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取10mm20mm。 L =20+14+0.6+27.4=62mm （8）凸凹模： 采用直接固定方法，取其高度为20 m

10、m，定凸缘高度为20mm直径为76mm，为减小模具尺寸，在凸缘外铣去2个缺口以放置卸料弹簧。 （9）垫板： 考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固。取垫板厚度取l0mm，长宽为125125mm （10）闭合高度： 模具闭合高度为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和。即H0=30+35+62+25+20+40-0.6=211.4mm其中减去的0.6为冲裁时上模进入下模的距离。因公称压力为100KN的压力机的最大闭合高度为170mm小于211.4mm。所以选择公称压力为250KN的压力机。即其Hmax=250mm，Hmin=(250-70)mm=180mm。满足。 此外模柄的尺寸

11、也应该重选： 查表1.7知250kN压力机模柄孔尺寸为5070。所以选尺寸为50100的带凸缘形式的模柄.（11）卸料螺钉： 根据模具的结构选择，并且应满足螺钉窝深h螺钉杆长l卸料板厚.6下模板厚凸凹模厚。按GB2867、6-81选d=10mm的带肩卸料螺钉，螺柱长l=60mm。螺钉头高度10mm.因螺钉窝深h +螺钉杆长+卸料板厚=0.5mm十凸凹模厚十下模板厚。即h+60+12=0.5+41+35得卸料螺钉窝深h=24.5mm。检验：卸料螺钉窝深h -螺钉头高度=24.5-10=14.5 mm卸料板行程+修磨量+安全间隙=1.5+5+(26)=8.512.5mm。所以所选的螺钉长度满足要求,并且定卸料螺钉窝深h=24.5mm。 （12）推杆的选择： 按推件状态时推杆需高出滑块模柄孔一定距离c510，即推杆长度L 安全距离c+模柄孔深模柄法兰厚修模量=c(510)+50+16+5=7681。所以推杆可按GB28671-81选择，其尺寸为：d=12mm,L=100mm，c=7mm。3. 冲压设备选择： 选择公称压力为250KN的开式压力