垫圈冲压工艺及模具设计

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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φ40mm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。　　

2、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

3、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=πr²=3.14×30²=2826mm²条料宽度B=60×2﹢1.2×2＋61×1.7／2=174.2mm由于冲压常用钢板规格宜选710mm×1420mm的钢板，取B=177.5mm步距S=60+1=61mm一个步距的材料利用率η=nA／BS×100％=3×2826／﹙177.5×61﹚×100％=78.3%故条料宽度为177.5mm，步距离为61mm，一个步距的材料利用率为78.3%。查板材标准，宜选710mm×1420mm的钢板，每张钢

4、板可剪裁为4张条料（177.5mm×1420mm），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=KLtτ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）；τ——材料抗剪强度(MPa)。L=πd=3.14×60=188.4mm查表可知τ为32

5、5MPa。F=KLtτ=1.3×188.4×0.6×325=47759.4N同理冲孔力F冲孔=1.3×3.14×40×0.6×325=31839.6N查表知：卸料力F₁=K₁×F=0.05×47759.4=2387.97N推件力F₂=nK推F冲孔=3×0.05×31839.6=4775.94NF₄=F＋F冲孔＋F₁＋F₂=86762.91N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

6、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ITl4级确定工件尺寸的公差。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，

7、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=1390N>659.4N，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，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

8、-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125mm×125mm，厚度为15mm。（3）选择上、下模座：