垫片的冲压模具设计

　　【摘要】此次设计为简单的复合模，工序包含冲孔和落料，是冲压模具中比较简单的形式。设计选用最普通的压力机，使用简单的定位件，尽量选用标准件。模具零件材料则大多取用常用材料，以减少成本。该模具易于制造，可在普通冲床上使用，适合在生产中推广应用。

　　【关键词】垫片；模具设计；复合模

　　一、引言

　　冲压加工作为一种零件成型工艺技术，在产品制造中应用相当的广泛。全世界的钢材，有60%～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成产品的。在冲压加工中，冲压工艺与模具的合理性和先进性决定了冲压产品的质量和冲压加工的经济性。国内模具技术水平正飞速的发展，随着冲压工艺与模具技术的深入研究和发展，新技术、新工艺得到了大量的应用。垫片的冲压模具设计在是模具专业毕业生毕业设计考核中的重要内容。通过本次设计的复合模具，可以巩固模具理论知识，训练其设计能力、创新能力、知识综合应用能力，全面提高学生的综合素质。

　　二、垫片的设计流程

　　1.设计内容

　　冲压件图如下图1所示：

　　冲压技术要求：（1）材料：08F；（2）材料厚度：2mm；（3）生产批量：大批量；（4）未注公差：按IT14级确定。根据冲裁件尺寸及精度要求设计一套模具，并选择一种合适的压力机进行生产。

　　2.设计过程

　　（1）工艺分析：该冲件材料为08F钢，含碳量低、塑性好、易于成形。尺寸精度为IT14，用一般冲裁模就能达到，不需要采用精冲或整修等特殊冲裁方式。冲裁件外形和内孔应尽量避免有尖锐的角，在各直线或曲线连接处，应有适当的圆角。（2）工艺方案确定：该冲件包括冲孔、落料两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种，考虑冲裁件的结构特点和冲裁生产率的要求，采用倒装式复合模，上模采用打杆装置推件，下模采用弹性卸料装置，冲孔的废料通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。

　　3.模具设计计算

　　（1）排样。根据零件的形状和材料的厚度，两工件间按矩形取搭边值2.2mm，侧边按圆形取搭边值1.8mm。画出其排样图2。

　　冲压件毛坯面积：

　　A=Π20?+40?+70x80-Π25?/4=7443.75（mm?）

　　条料宽度：B=（160+2x1.8）=163.6（mm）

　　进距：S=70+2.2=72.2（mm）

　　一个进距的材料利用率：η=（A/BS）x100%=63%

　　（2）冲模刃口尺寸计算。①对于φ25孔，其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为φ25+0.520。采用凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸计算如下：

　　②对于外轮廓的落料，由于形状较复杂，故其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为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计算如下：

　　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）计算总冲压力。①落料力：查表知08F的抗剪强度τb=230～310MPa，取τb=250MPa冲裁周边长度L=2x20xπ+2x（160-20-20）+2x（70-40）=425.6（mm）。F1=KLtτb=1.3x425.6x2x250=276640（N）。②冲孔力：F2=KLtτb=1.3x25xπx2x250=51025（N）。③落料时的卸料力：查表知Kx=0.05。Fx=KxF1=1.3x25xπx2x250=51025（N）。④冲孔时的推件力：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计算总冲压力：FZ=F1+F2+Fx+FT=349916（N）≈3.5x105（N）（4）确定压力中心。因为工件图形完全对称，故压力中心一定在工件的几何中心上。（5）冲压设备的选择。根据总冲压力的大小和冲裁工艺要求，选用开式双柱可倾压力机J23-63。

　　4.模具的总体设计及主要零件的设计

　　①凹模、凸模、凸凹模的结构设计。考虑到批量较大，凹模的孔口形式选择刃口强度较高的圆柱形孔口，如图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） 。

　　图3 凹模结构与尺寸图

　　冲φ25mm孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外装有推件块，因此设计成如图4所示的形状，其长度尺寸计算如下：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）。凸模长度L=h+H=22=32=54（mm）

　　凹凸模是设计如图5所示。凹凸模的外刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm；凹凸模的冲孔刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm。

　　②模架选择。上模座：LxBxH=250x250x50。下模座：LxBxH=250x250x65。导柱：dxL=35x200。导套：dxLxD=35x125x48。③绘制总装图。根据 上述设计和计算结果，绘制总装图6，

　　三、结束语

　　冲压加工在现代工业生产，尤其是大批量生产中应用十分广泛。越来越多地行业采用冲压法加工产品零部件，如汽车、仪器、电子仪表、航空航天、家电及轻工等行业。此次的设计从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间每一个过程都是对学生能力的一次检验和充实，使他们学会了将以前学到的知识贯穿在现在学到的知识当中，为以后的走向社会企业做好了铺垫。

　　参考文献

　　[1]郑可�.实用冲压模具设计手册.北京：宇航出版社，1990.

　　[2]冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

　　[3]刘航.模具技术经济分析[M].北京：机械工业出版社，2002.89100.

　　[4]高为国.模具材料[M].北京：机械工业出版社，2004.

　　[5]王金龙.冷冲压工艺与模具设计.北京：清华大学出版社，2007.