墊片的沖壓模具設(shè)計(jì)

王敏

【摘要】此次設(shè)計(jì)為簡單的復(fù)合模，工序包含沖孔和落料，是沖壓模具中比較簡單的形式。設(shè)計(jì)選用最普通的壓力機(jī)，使用簡單的定位件，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。模具零件材料則大多取用常用材料，以減少成本。該模具易于制造，可在普通沖床上使用，適合在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】墊片；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模

一、引言

沖壓加工作為一種零件成型工藝技術(shù)，在產(chǎn)品制造中應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛。全世界的鋼材，有60%～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成產(chǎn)品的。在沖壓加工中，沖壓工藝與模具的合理性和先進(jìn)性決定了沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量和沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)模具技術(shù)水平正飛速的發(fā)展，隨著沖壓工藝與模具技術(shù)的深入研究和發(fā)展，新技術(shù)、新工藝得到了大量的應(yīng)用。墊片的沖壓模具設(shè)計(jì)在是模具專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)考核中的重要內(nèi)容。通過本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模具，可以鞏固模具理論知識，訓(xùn)練其設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、知識綜合應(yīng)用能力，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

二、墊片的設(shè)計(jì)流程

1.設(shè)計(jì)內(nèi)容

沖壓件圖如下圖1所示：

沖壓技術(shù)要求：（1）材料：08F；（2）材料厚度：2mm；（3）生產(chǎn)批量：大批量；（4）未注公差：按IT14級確定。根據(jù)沖裁件尺寸及精度要求設(shè)計(jì)一套模具，并選擇一種合適的壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。

2.設(shè)計(jì)過程

（1）工藝分析：該沖件材料為08F鋼，含碳量低、塑性好、易于成形。尺寸精度為IT14，用一般沖裁模就能達(dá)到，不需要采用精沖或整修等特殊沖裁方式。沖裁件外形和內(nèi)孔應(yīng)盡量避免有尖銳的角，在各直線或曲線連接處，應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角。（2）工藝方案確定：該沖件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可采用的沖裁方案有單工序沖裁，復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種，考慮沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和沖裁生產(chǎn)率的要求，采用倒裝式復(fù)合模，上模采用打桿裝置推件，下模采用彈性卸料裝置，沖孔的廢料通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。

3.模具設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）排樣。根據(jù)零件的形狀和材料的厚度，兩工件間按矩形取搭邊值2.2mm，側(cè)邊按圓形取搭邊值1.8mm。畫出其排樣圖2。

沖壓件毛坯面積：

A=Π20?+40?+70x80-Π25?/4=7443.75（mm?）

條料寬度：B=（160+2x1.8）=163.6（mm）

進(jìn)距：S=70+2.2=72.2（mm）

一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：η=（A/BS）x100%=63%

（2）沖模刃口尺寸計(jì)算。①對于φ25孔，其尺寸公差為IT14級，取x=0.5，查公差表得其尺寸為φ25+0.520。采用凹模分開加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸計(jì)算如下：

②對于外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故其尺寸公差為IT14級，取x=0.5，查公差表得其尺寸為1600-1、800-0.074、700-0.074、400-0.062。采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸計(jì)算如下：

160d=（160-0.5x1）+1/40=159.5+0.250（mm）

80d=（80-0.5x0.074）+0.074/40=79.96+0.0190（mm）

70d=（70-0.5x0.074）+0.074/40=69.96+0.0190（mm）

40d=（40-0.5x0.062）+0.062/40=39.97+0.0160（mm）

R20d=19.99+0.0080（mm）

（3）計(jì)算總沖壓力。①落料力：查表知08F的抗剪強(qiáng)度τb=230～310MPa，取τb=250MPa沖裁周邊長度L=2x20xπ+2x（160-20-20）+2x（70-40）=425.6（mm）。F1=KLtτb=1.3x425.6x2x250=276640（N）。②沖孔力：F2=KLtτb=1.3x25xπx2x250=51025（N）。③落料時(shí)的卸料力：查表知Kx=0.05。Fx=KxF1=1.3x25xπx2x250=51025（N）。④沖孔時(shí)的推件力：查表知KT=0.055。取凹模刃口直壁高度h=6mm，n=h/t=6/2=3。FT=nKTF2=3x0.055x51025=8419（N）⑤計(jì)算總沖壓力：FZ=F1+F2+Fx+FT=349916（N）≈3.5x105（N）（4）確定壓力中心。因?yàn)楣ぜD形完全對稱，故壓力中心一定在工件的幾何中心上。（5）沖壓設(shè)備的選擇。根據(jù)總沖壓力的大小和沖裁工藝要求，選用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-63。

4.模具的總體設(shè)計(jì)及主要零件的設(shè)計(jì)

①凹模、凸模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。考慮到批量較大，凹模的孔口形式選擇刃口強(qiáng)度較高的圓柱形孔口，如圖3所示。

查表知K=0.2。凹模厚度：H=Kb=0.2x160=32（mm）。凹模壁厚：C=1.5H=1.5x32=48（mm） 。

圖3 凹模結(jié)構(gòu)與尺寸圖

沖φ25mm孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外裝有推件塊，因此設(shè)計(jì)成如圖4所示的形狀，其長度尺寸計(jì)算如下：凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，取h=0.7x32=22（mm）。凸模長度L=h+H=22=32=54（mm）

凹凸模是設(shè)計(jì)如圖5所示。凹凸模的外刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保證最小合理間隙為0.246mm；凹凸模的沖孔刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證最小合理間隙為0.246mm。

②模架選擇。上模座：LxBxH=250x250x50。下模座：LxBxH=250x250x65。導(dǎo)柱：dxL=35x200。導(dǎo)套：dxLxD=35x125x48。③繪制總裝圖。根據(jù) 上述設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果，繪制總裝圖6，

三、結(jié)束語

沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。越來越多地行業(yè)采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、儀器、電子儀表、航空航天、家電及輕工等行業(yè)。此次的設(shè)計(jì)從最初的選題、開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)，期間每一個(gè)過程都是對學(xué)生能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)，使他們學(xué)會了將以前學(xué)到的知識貫穿在現(xiàn)在學(xué)到的知識當(dāng)中，為以后的走向社會企業(yè)做好了鋪墊。

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