精密墊片精沖工藝與模具設計

1、精密墊片精沖工藝與模具設計摘要分析了精密墊片的沖壓工藝性，介紹了精密墊片的精沖工藝和精沖壓力的計算及在普通沖床上實現(xiàn)精密沖裁的精沖復合模的設計。該模具投入生產后，沖出的零件毛刺極小，斷面平整光滑，達到了預期的要求，保證了產品的質量。關鍵詞：精密墊片精沖工藝模具設計1、引言精沖又稱精密沖裁，是一種對模具有特殊要求的金屬塑性加工工藝。這種沖裁件具有較高的尺寸精度與形狀精度以及完全光亮的沖裁面。甚至可以直接裝配使用。它具有優(yōu)質、高效、生產成本

2、低等特點，容易實現(xiàn)自動化生產。精沖是在普通沖壓的基礎上發(fā)展起來的一種精密板料加工工藝，精沖成型工藝是在普通壓力機或者專用壓力機(精沖機)上，通過專用的精密沖裁模具，在強力壓料狀態(tài)下對金屬板料進行沖壓，使金屬材料產生塑性變形，由原材料直接獲得比普通沖壓零件精度高、光潔度好、平面度高、垂直度好，并擁有光潔剪切面及所需形狀和質量特性的產品。精密沖裁的本質是將沖裁模具的凹凸模具之間的間隙調整到普通沖裁模具的10％，甚至實現(xiàn)負間隙(即凹凸模之間產

3、生過盈)，從而大幅度提高沖裁件的精度。圖1為沖裁間隙對沖裁件精度的影響關系圖，圖中，曲線與=0的交點為最合理的間隙值。此時，沖裁件的尺寸與模具刃口的尺寸完全一致，當曲線位于交點右邊時，沖裁件與模具間存在間隙。間隙越大，會使沖裁件與模具之間的摩擦力減小，所需要的沖裁力也小，但會造成沖裁件的變形增大，影響沖裁件精度。(a)落料(b)沖孔精密沖裁理論的核心是：固體在多向受壓的情況下比在單向受壓時塑性好、變形狀態(tài)更好，更易變形。因此在板料精密沖

4、裁時，利用精沖模特殊結構，在板料的剪切分離區(qū)，三向施壓形成立體壓應力狀態(tài)，對材料進行純剪切分離，實現(xiàn)精密沖裁。根據該理論發(fā)明的使用V型齒圈強力壓邊進行精沖的工藝技術簡稱FB精沖法。因此，近年來精沖技術得到了快速的發(fā)展，在機械工業(yè)領域得到了越來越高的重視。2精沖工藝過程及特征用普通沖裁所得到的工件，剪切斷面比較粗糙；而且還有塌角、毛刺，并帶有斜度，同時制件的尺寸精度也較低。當要求沖裁件的剪切面作為工作表面或配合表面時，采用一般的沖裁工藝往

5、往不能滿足零件的技術要求，這時，就可以采用精沖模具來解決上述存在的問題。精沖是直接從板料上一次沖出公差等級高、斷面質量好的沖裁件。達到通常需后序精加工才可達到的精度要求，無需后序車、磨、銑等機加工。剪切面粗糙度Ra=1.6～3.2μm尺寸公差達IT8級，而且保證零件的高平面度，大大降低了生產的加工成本。圖2為精沖工藝過程示意圖，精沖過程是在壓邊力、反壓模具的制造方便和成本控制，采用簡易沖模技術。采用該種技術時在普通曲柄壓力機(沖床)或液

6、壓機一般只有一個滑塊不可能同時產生精沖工藝要求的三種壓力。為此，必須在模具或機床上采取措施，以獲得精沖所需的輔助壓力(齒圈壓板力和推板反向力)，達到沒有專用精沖壓力機，用普通壓力機也可進行精沖生產的目的。這種模具就是簡易精沖模(或稱：普通壓力機用精沖模)，它具有結構簡單、制造方便、成本低等優(yōu)點。模具結構確定后，可對其進行排樣設計。排樣圖中的搭邊及沿邊是影響精沖斷面質量的重要因素之一，大的搭邊及沿邊有利于提高精沖的斷面質量，但不經濟，因此

7、在選擇搭邊和沿邊值時，應在滿足沖切斷面質量的條件下盡可能選取最小值。在擬定精沖工藝時，排樣要求比普通沖裁工藝要高，搭邊和沿邊值的選取主要根據零件材料的厚度和強度來定，對本墊片而言，可根據沖壓技術手冊選?。捍钸卆=2mm，沿邊b=2mm。墊片排樣圖如圖5所示。圖5墊片排樣圖5模具設計方案制定5.1精沖壓力的計算根據精密沖裁的變形機理，實現(xiàn)精密沖裁需提供三種力的作用，即使材料分離的剪切力，實現(xiàn)壓料的壓邊力，反頂工件的反頂力，這三種力一般不是

8、同時產生的，而是通過壓力機的協(xié)調動作，按先后動作順序交替產生的。墊片零件厚度為0.5mm，即精密沖壓凸模進入凹模的行程最大為0.5mm，對于聚氮酯橡膠來講壓縮力變化不大，卸料力和推件力根據模具結構由彈性元件的預緊力在模具的回程中產生，因此在墊片零件模具設計中使用聚氮酯橡膠可以代替精沖設備中的壓邊力和頂件力，實現(xiàn)無專用精密沖壓設備的精密沖壓。精沖總壓力是完成制件精沖所需的總壓力，是選用壓力機的主要因素之一，也是考慮精沖模具強度的重要依據。

9、根據相關資料所推導的公式，墊片的精沖壓力計算如下：（1）沖裁力NLtPb122466505.0)84(14.31????????式中L——內外沖裁周邊長度總和，mm；t——材料厚度，mm；σb——材料抗拉強度，MPa。（2）齒圈壓邊力NPP4.4898122464.04.012????（3）推板反壓力NPP6.1224122461.01.013????（4）精沖總壓力NPPPP18369321????5.2凸凹模間隙選取精沖的沖裁間隙小