孙海

摘要：随着我国经济的高速发展，对各种工业产品的需要量不断增加。垫圈类零件由于其特殊的作用，在各种领域有着非常广泛的应用。在其实际制造和加工的过程中，其经常会采用冲裁模工艺，为了保证加工的效果，需要认真做好模具的设计工作。为此，我将要在本文中对垫圈类零件连续冲裁模工艺与模具进行分析，希望对促进我国工业的发展，可以起到有利的作用。

关键词：垫圈类零件;冲裁模工艺;模具设计

0  引言

垫圈类零件在工业领域有着非常广泛的应用，其结构形式往往比较多。在实际进行设计的过程总，需要首先对垫圈的结构形式进行分析，然后确定模具的基本结构，然后再确定排样方案，最后进行凸模、凹模尺寸的计算，最后对冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、压力机公称压力进行计算，然后进行模具相关零件的设计工作，压力机的选择应该有公称压力来进行，在这些都确定完成之后，就可以进行相关模具结构和零件的绘制工作。

1  冲裁模的工艺方案选择

在本次生产设计的过程中，所要冲的是三个相互嵌套的垫圈零件，其最大尺寸在50毫米左右，最小尺寸为14毫米，每套垫圈由三个小垫圈所组成，材料的厚度为0.5毫米，属于大批量生产零件，需要根据以上条件来进行合模的设计[1]。

为了保证模具制造的精度，将工料选择在了3毫米做左右，这样容易保证复合模的平整性，相关模工件的平整性稍微差一点，在加工过程中，容易出现弯曲变形的现象，在实际开展设计的过程中，应该考虑以下的一些因素。由于一次加工需要加工成3个相互嵌套的零件，为了达到该目的，就需要使用三个凹凸模，一个落料模和一个凸模。为了保证毛坯的布放质量，对毛坯采用了销定位的方式，通过内连接销将两个顶块直接连接起来，这样可以在摸底弹顶器的作用下，将垫圈顶出来[2]。在上下模的导向过程中，采用了导柱导向的方式，模架采用了后侧导柱导向模架。

2  冲裁件的工艺性

本次冲裁的工件形状为圆形垫圈，其结构相对比较简单，切左右、前后对称。该材料的材料为8号钢，其厚度在0.5毫米左右。为了满足实际加工的需要，将悬臂和凹槽的宽度选择在了0.6米，悬臂和凹槽的深度选择在恶劣3毫米。为了保证加工的顺利进行，需要合理设计裁件孔与孔之间，孔和边缘之间的距离，该距离不应该过小。

冲裁件的精度和断面粗糙度的要求。在本次工件设计的过程找那个，经常冲裁件的公差设定在了11级，冲裁孔的公差等级为IT9级，孔到边尺寸公差等级也是IT9级。由于冲裁件实际工作中，与相邻零件接触部位的不同，需要根据这些接触面实际的用处，对其表面粗糙度进行合理选择，一般可以将表面粗糙度选择为3.2-12.5之间，毛刺实际高度应该由查表可知。在实际开展试模的过程中，可以直接将查到的数据和零件图当中的尺寸进行有效的对比，保证冲裁加工工艺的应用可以保证对冲裁件的加工精度。对于其它的一些尺寸，需要根据生产批量的实际情况，合理对冲裁工艺进行选择[3]。

为了满足冲裁件实际使用的要求，冲裁件的材料选择为08钢，这是一种性能相对比较优良的碳素结构钢，其抗剪强度相对比较高，具有一定的抗拉强度。

3  冲裁模间隙的确定

凸模和凹模每侧之间的间隙为单侧间隙，两侧间隙值和为双面间隙，如果没有特别的说明，一般都指的是双面间隙。

在实际间隙的确定过程中，应该根据加工的实际需要进行确定，综合考虑冲裁面断面质量、尺寸精度和模具寿命等各个因素，然后确定间隙的合理范围。只有保证间隙在这个范围之内，就可以得到合格的模具，这个间隙就被称为合理间隙。在模具实际使用的过程中，随着使用时间的不断延长，模具的磨损量会不断累积，最终导致间隙越来越大，但该间隙应该在合理的范围之内。

确定间隙的方法。在确定凸模和凹模的过程中，经常会使用理论计算法和查表法。如果采用理论计算法，其设计量往往比较大，对设计人员的要求也相对比较高，需要查冲压手册，使用的难度相对较高。在综合各种因素下，将工件最小间隙选择在了0.04毫米。

4  排料

冲材料在板料上的布置就被称为排样。排样在模具设计过程中，发挥着非常重要的作用，排样方案设计合理与否，对材料利用率、冲件质量、生产效率、模具结构和寿命，都有着非常直接的影响。

排样的方法可以分为：①有废料排样。这种排样在实际冲裁的过程中，其是沿着部件外形进行冲裁的，需要在冲件的周边留有搭边，对材料的利用率并不是很高，冲裁尺寸的精度需要有模具来保证，对模具往往有着比较高的要求，需要其有较长的工作寿命。在实际冲裁加工过程中，经常使用的是有废料排样。②少废料排样。这种部件外形的形成是沿着外形切断形成的，在冲件和条料之间只有少量的搭边，受到裁条料质量和定位精度的影响，这种冲裁工件的质量稍差一些，在部件边缘处容易形成毛刺，在受到冲击作用下，很容易进入到模具当中，对模具的寿命会造成比较大的影响，但对材料的利用率相对比较高，冲膜的结构也相对比较简单[4]。③无废料排样，其直接沿着直线或者曲线来冲裁条料所形成的，并不存在什么搭边，但冲件和模具寿命的影响稍微比较大一些，但材料的利用率相对比较高。如果步进的距离超过了两倍零件的宽度，还可以一次成形两个冲件，能够显著提高生产效率。

搭边值的确定。搭边是指冲裁件边缘和条料侧边所留下的工艺废料，这种搭边有两种作用：①对其定位精度和裁板的精度进行补偿，这样可以有效保证冲裁件的质量。②可以进一步保证条料的剛度，非常便于后续条料的送进，提升生产效率。在实际确定冲膜条料宽度的过程中，经常会采用公式计算法。在本次设计的过程中，将最小搭边值设定在了一毫米。

板料规格的确定。钢板在冲裁加工中用处非常广泛，其来源也相对边角多，如果板厚超过了4毫米，需要使用热轧钢，如果使用的是薄板，应该使用冷轧板。冷轧板的尺寸精度相对比较高，表面粗糙度也比较高，材料内部组织更加致密，能够满足垫圈实际使用的具体要求。板料的应用场合是最多的，板料几何尺寸规格经常用厚度*宽度*长度来进行表示，在中小制件中经常使用的是冷轧钢板。

5  凸模、凹模和凹凸模刃口尺寸的确定

凹模、凸模尺寸公差等级的选择对冲裁件的加工尺寸精度有着非常直接的影响，需要我们在实际设计的过程中，根据冲裁件的尺寸公差等级来进行选择。只有合理确定凹模、凸模刃口的尺寸公差等级，才能保证冲裁设计的效果。

在对冲裁尺寸实际测量和设计的过程中，一般都指的是光面尺寸。落料件光面是在刃口挤切的作用下所形成的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料所形成的。在实际对刃口尺寸计算的过程中，应该首先按照落料和冲孔进行分类。①落料。落料光面的尺寸基本是和凹模尺寸是一致的，在设计和计算的过程中，应该以凹模尺寸为设计基础。在凹模实际使用过程中，随着使用时间的不断延长，其刃口会逐渐磨损，尺寸会不断扩大，为了保证能够冲出尺寸合格的零件，在凹模实际设计中，其公差等级的选择应该根据冲裁件设计要求来选择。落料凸模基本尺寸的计算，应该按照凹模基本尺寸减去初始间隙来进行计算。②工件光面孔径是与凸模的尺寸基本一致的，在实际计算过程中，应该以凸模尺寸作为设计基准。冲孔尺寸会随着凸模的不断磨损而减少[5]。因此，凸模基本尺寸应该根据工件的尺寸来选择。在冲孔凹模尺寸的计算过程中，其基本尺寸应该按照凹模的尺寸来进行计算。③孔中心距的计算。在工件设计中，经常会设计多个冲裁孔，在孔距尺寸的选择过程中，尺寸精度应该由凹模孔中心距来进行保证。凹模和凸模实际工作中的磨损量并不会直接反应在冲孔中心距上。因此，在开展相关设计的过程中，应该对中心距尺寸进行对称标注，公差也应该设定为对称标注的形式。④冲膜刃口制造公差的选择，应该能够保证工件的加工精度，并保证凸模和凹模之间的间隙量在合理的范围之内，这样才能保证模具的实际使用寿命。

6  卸料、顶料和推件零件

这些零件的作用是在一次冲压完成之后，将冲件或者废料从模具中卸下来，这样后续的冲压工序才能开展。在实际开展卸料的过程中，需要将冲件或废料从凸模上卸下来。

弹压卸料装置。在该装置实际运行的过程中，是利用弹簧的弹力进行卸料的，其卸料力量相对比较小，但可以起到一定的压料作用，冲裁零件的质量更好，往往在薄板冲裁中进行应用。

推杆装置。推件装置的刚性比较强，且直接由打杆、推板和连接推板所组成的，在该装置实际使用过程中，往往不需要中间传递结构，直接使用打杆来推动推件块。该装置的推力相对比较大，工作也相对比较可靠，实际应用比较广泛，可以有效推出冲膜中的废料，适合对厚件的推模[6]。

顶件装置。该装置一般也是有弹性的，且通常由顶杆、顶件块和下模顶器所组成，其中一般要使用到弹簧，也有使用气垫来作为弹顶器进行使用的，推件块和凹模之间的配合间隙，一般会采用h8级的偏差。

7  结语

随着时代的不断发展，对各种垫圈类零件的使用不断增加。该零件的制造通常使用的冲裁工艺，其对工艺设计和模具设计有着比较高要求，需要首先明确设计的具体流程，不断对设计流程进行细化，不断在结构设计上进行创新，有效保证设计效果。

参考文献：

[1]李志刚，肖祥芷，童枚，刘新，韩章华，耿维星，许之端，王文辉.连续冲裁模的计算机辅助设计[J].电子工艺技术，1989（02）：22-23.

[2]王金宏.薄板小孔连续冲裁模设计[J].模具制造，2009（02）：33-34.

[3]王之来，孙立岩，董立光.落料连续冲裁模设计[J].模具技术，2014（03）：55-57.

[4]李平.固定片連续冲裁模设计[J].农机化研究，1996（04）：39-40.

[5]刘春林.铰链连续冲裁模设计[J].青海大学学报（自然科学版），1997（02）：55-56.

[6]王海才，王建平，刘洪全.贝氏体钢板连续冲裁模[J].模具工业，1986（03）：42-43.