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：墊圈工件簡圖：如圖一生產(chǎn)批量：中批量材料：08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。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個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(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但

2、需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，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(fù)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(yīng)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1.2mm。沖裁件面積 A=r=3.1430

3、=2826 mm條料寬度 B=6021.22611.72=174.2 mm由于沖壓常用鋼板規(guī)格宜選710mm1420mm的鋼板，取B=177.5 mm步距 S=60+1=61 mm一個步距的材料利用率 =nABS100 =32826177.561100 =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%。查板材標準，宜選710mm1420mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為4張條料（177.5mm1420mm），每張條料可沖68個工件，故每張鋼板的材料利用率為76.2%。圖二 排樣方式圖（2）沖壓力的計算該模具采用復(fù)合模，考慮操作安全，采用典型的倒裝結(jié)構(gòu)。擬選

4、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=1.3。 L落料周邊長度（mm）； t材料厚度（mm）； 材料抗剪強度 (MPa)。 L=d=3.1460=188.4 mm 查表可知為325 MPa。 F=KLt=1.3188.40.6325= 47759.4 N 同理沖孔力 F沖孔= 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沖孔=30.05318

5、39.6 =4775.94 NF= FF沖孔FF=86762.91 N根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選100KN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，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 l4級確

6、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：零件內(nèi)形：以凹模為基準： 零件內(nèi)形： 以沖孔凸模為基準計算 4、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，而最大壓縮量=預(yù)壓量h1+卸料工作行程h2+修模量h3?？紤]到卸料的可靠 性，取彈簧在預(yù)壓量為h1時就應(yīng)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(yīng)有的預(yù)壓力。初選彈簧為工作極限負荷Fj=1390N659.4N，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(yù)壓量h1時

7、，卸壓力達659.4N，由壓縮量和力的線形關(guān)系得：預(yù)壓量又因卸料板的工作行程h2=0.6+1=1.6mm；修磨量h3=5mm；所以最大壓縮量 即能滿足要求。 彈簧裝配高度h=L0-h1=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?，取卸料板的平面尺寸?25mm125mm，厚度為15mm。 （3）選擇上、下模座： 采用GB2855.5、61990后側(cè)帶導(dǎo)柱形式模板。根據(jù)最大輪廓尺寸125mm125mm選相近規(guī)格標準模座LB為125mm125mm，上模座厚35mm，下模板座35mm。 （4）導(dǎo)柱導(dǎo)套： 按GB2861.1、6選d=38mm，模具閉合高

8、度225.5mm，選導(dǎo)柱110mm,d=22mm。（5）模柄： 查表知100kN壓力機模柄孔尺寸為3050。所以選尺寸為3070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=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， 凹模寬度B=b+2C=（60+230）mm=120 mm 凹模長度L取125 mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為125 mm125

9、 mm30 mm。 （7）凸模： 1）凸模固定板： 厚度： 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/m5。其總長L=hhth：式中 L凸模長度（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，取其高度為20 m

10、m，定凸緣高度為20mm直徑為76mm，為減小模具尺寸，在凸緣外銑去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l0mm，長寬為125125mm （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H0=30+35+62+25+20+40-0.6=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。所以選擇公稱壓力為250KN的壓力機。即其Hmax=250mm，Hmin=(250-70)mm=180mm。滿足。 此外模柄的尺寸

11、也應(yīng)該重選： 查表1.7知250kN壓力機模柄孔尺寸為5070。所以選尺寸為50100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(yīng)滿足螺釘窩深h螺釘桿長l卸料板厚.6下模板厚凸凹模厚。按GB2867、6-81選d=10mm的帶肩卸料螺釘，螺柱長l=60mm。螺釘頭高度10mm.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 mm卸料板行程+修磨量+安全間隙=1.5+5+(26)=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=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 安全距離c+模柄孔深模柄法蘭厚修模量=c(510)+50+16+5=7681。所以推桿可按GB28671-81選擇，其尺寸為：d=12mm,L=100mm，c=7mm。3. 沖壓設(shè)備選擇： 選擇公稱壓力為250KN的開式壓力