墊圈沖壓工藝及模具設(shè)計

1、沖壓工藝及模具設(shè)計工件名稱：墊圈材料厚度：0.6mm圖一1、沖壓件工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為08低碳鋼，具有良好 的沖壓性能，適合沖裁。匸件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個4)40mm的孔； 孔與邊緣之間的距離也滿足要求，壁厚為0.8mm。工件的尺寸全部為 自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要 求。2、沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔一落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成木高而生產(chǎn)效

2、率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度 及生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚20mm遠大于凸凹模許用最小壁 厚1.8mm,模具強度較好，制造難度小，落料圓和沖孔圓同軸度滿足 要求。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，但工件同軸 度不意滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn) 采用方案二為佳。3、主要設(shè)計計算(1) 排樣方式的確定及其計算設(shè)計復合模，首先要設(shè)計條料排樣圖。墊圈的形狀為圓，直排時 材料利用率低，應采用多排，如圖二墊圈排樣圖所示的排樣方法，可 顯著地減少廢料。搭邊值查表可得1mm和1. 2mmo沖裁件面積 A二Ji r2=3. 14 X 302

3、=2826 mm2條料寬度B二60X2 + 1.2X2 + 61X1. 7/2二 174. 2 mm由于沖壓常用鋼板規(guī)格宜選710mmX 1420mm的鋼板，取B二177. 5 mm步距 S二60+1 二61 mm一個步距的材料利用率H二nA/BSX100%二3X2826 / ( 177.5X61 ) X100%=78. 3%故條料寬度為177. 5mm,步距離為61 mm, 一個步距的材料利用 率為78. 3%o查板材標準，宜選710mmX 1420mm的鋼板，每張鋼板可 剪裁為4張條料（177. 5mmX 1420mm）,每張條料可沖68個工件，故 每張鋼板的材料利用率為76. 2%o圖二

4、排樣方式圖（2）沖壓力的計算該模具采用復合模，考慮操作安全，采用典型的倒裝結(jié)構(gòu)。擬選擇剛性推件裝置推出墊圈。沖壓力的相關(guān)計算如下。落料力的計算：F=KLt t式中F落料力（N）;K系數(shù)，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=l. 30L落料周邊長度（mm）；t材料厚度（mm）；t材料抗剪強度（MPa）。L=兀 d=3. 14 X 60=188. 4 mm 查表可知t為325 MPa。F=KLt t=1.3X 188. 4X0. 6X 325二 47759. 4 N同理沖孔力F沖孔二1.3X3. 14X40X0.6X325=31839. 6

5、N查表知：卸料力 Fi=Ki XF=0. 05X47759. 4=2387. 97 N推件力 F2=nK 推 F 沖孔二3 X 0. 05 X 31839. 6=4775. 94 NF4= F+F 沖孔+Fi+F2=86762. 91 N根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選100KX沖床。(3) 壓力中心的確定及相關(guān)計算該工件為規(guī)則外形形狀，壓力中心位于幾何中心即圓心上故，不需 計算。(4) 工作零件刃口尺寸計算在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的 加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對 較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板 以及卸料板，

6、這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝 配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計 算，具體計算如下所示。所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT 14級確定工件尺寸 的公差。零件外形尺寸為:60零件內(nèi)形尺寸為：40查公差表可得各尺寸公 差為：零件外形：60爲零件內(nèi)形：40瀘760爲°以凹模為基準:丄 0.74Bd =(6O-O.5xO.74)o= 59.65 嚴 §零件內(nèi)形：4067 以沖孔凸模為基準計算=40.34-0.17= (40 + 0.5x0.67)°0674、模具總體設(shè)計(1)彈簧的選擇選擇依據(jù):最大壓縮量時不超過彈簧極限，

7、而最大壓縮量二預壓量hl +卸料工作行程h2+修模量h3o考慮到卸料的可靠 性，取彈簧在預壓量為hl時就應有的壓力Fx。由卸料力和模具安裝 彈簧的空間大小，初選彈簧的數(shù)量為二，則每個彈簧應有的預壓力F, >F01/n = 1318.8/2 = 659.4N ”初選彈簧為工作極限負荷 巧=1390N>659.4N,鋼絲直徑d=6mm,彈簧中徑D=32mm,自由高度L0=65mm,極限負荷下的變形量hj=19.3mm。當彈簧在預壓量hl時, 卸壓力達659.4N ,由壓縮量和力的線形關(guān)系得：預壓量 p6SQ 4力=亠”= xl93 = 915Fj1390又因卸料板的工作行程h2=0.

8、6+1=1.6mm ；修磨量h3=5mm ；所以最大壓縮量力總=9.15+6.5 = 15.65 “（19.3）即能滿足要求。彈簧裝配高度 h二Lo-hi=65-9 15=55. 85mm。（2）卸料板的選擇:根據(jù)凸凹模及彈簧.卸料螺釘?shù)鹊牟贾?，取卸料板的平而尺寸?125mmX 125mm,厚度為 15mm。（3）選擇上、下模座:采用GB2855. 5、61990后側(cè)帶導柱形式模板。根據(jù)最大輪廓尺寸125mmX 125mm選相近規(guī)格標準模座 LXB為125mmX 125mm,上模座厚35mm,下模板座35mm。（4）導柱導套:按GB2861. K 6選d=38mni，模具閉合高度225. 5

9、mm,選導柱110mm, d=22mmo（5）模柄：查表知100kX壓力機模柄孔尺寸為30X50o所以選尺寸為30X70的帶凸緣形式的模柄。（6）凹模：凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床 加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將 壓力中心與模柄中心重合。凹模厚度 H二Kb二0.3X60 mm二 18 mm （查表 2. 26 得 k=0. 3）凹模壁厚C二（1.52） H二2736 mm取凹模厚度H二20 mm,凹模壁厚C二35 mm,凹模寬度 B二b+2C= （60+2X30） mm二 120 mm凹模長度L取125 mm （送料方向）凹模輪廓尺寸為125

10、mmX 125 mmX30 mm。（7）凸模：1）凸模固定板：厚度：H = （1 1.5）D 二（1 1.5） x 40 = 40 60所以取其厚度為40mm。直徑為130mm。2）凸模全長：結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切 割機床加工，2個M10螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按 H6/m5o 其總長 L=hi+h2 + t+h：式中L凸模長度（mm）；hi凸模固定板厚度（mm）;h2卸料板厚度（nini）；t材料厚度（mm）;h增加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深 度（0. 5mm1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10mm 20mni

11、oL =20+14+0. 6+27. 4=62mm（8）凸凹模：采用直接固定方法，取其高度為20 mm,定凸緣高度為 20mm.直徑為76mm,為減小模具尺寸，在凸緣外銃去2個缺口以放 置卸料彈簧。（9）墊板：考慮推件裝置在上模內(nèi)挖窩，采用墊板加固。取墊板厚度 取 10mm,長寬為 125 X 125mm（10）閉合高度：模具閉合高度為上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、 墊板等厚度的總和。即Ho二30+35+62+25+20+40-0. 6二211. 4mm其中減 去的0. 6為沖裁時上模進入下模的距離。因公稱壓力為100KN的壓力 機的最大閉合高度為170mm小于211.4mm。所以選擇

12、公稱壓力為250KN 的壓力機。即其 Hmax二250mm, Hmin= （250-70）mm=l80mmo 滿足厲価+ 10曲此外模柄的尺寸也應該重選：查表1. 7知250kN壓力機模柄孔尺寸為50X70o所以選尺 寸為50X100的帶凸緣形式的模柄.（11）卸料螺釘：根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)選擇，并且應滿足螺釘窩深h+螺釘桿長1 +卸料板厚=0.6+下模板厚+凸凹模厚。按GB2867. 6-81選 d= 1 Omm的帶肩卸料螺釘，螺柱長l=60mm。螺釘頭高度1 Omm.因螺 釘窩深h +螺釘桿長+卸料板厚=0.5mm十凸凹模厚十下模板厚。即 h+60+12=0.5+41+35得卸料螺釘窩深h=24. 5mm。檢驗：卸料螺釘窩深 h 螺釘頭高度=24. 5-10=14. 5 mmn卸料板行程+修磨量+安全間隙 =1. 5+5+(26)二8. 512. 5mm。所以所選的螺釘長度滿足要求，并且定卸 料螺釘窩深h二24. 5mm。(12)推桿的選擇：按推件狀態(tài)時推桿需高出滑塊模柄孔一定距離c510, 即推桿長度L鼻安全距離c+模柄孔深+模柄法蘭厚+修模量 =c(510) +50+16+5=7681 o 所以推桿可按 GB28671-81 選擇，其尺寸 為：d=12mm, L二 100mm, c=7