孫海

摘要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對各種工業(yè)產(chǎn)品的需要量不斷增加。墊圈類零件由于其特殊的作用，在各種領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。在其實際制造和加工的過程中，其經(jīng)常會采用沖裁模工藝，為了保證加工的效果，需要認真做好模具的設(shè)計工作。為此，我將要在本文中對墊圈類零件連續(xù)沖裁模工藝與模具進行分析，希望對促進我國工業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

關(guān)鍵詞：墊圈類零件;沖裁模工藝;模具設(shè)計

0? 引言

墊圈類零件在工業(yè)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式往往比較多。在實際進行設(shè)計的過程總，需要首先對墊圈的結(jié)構(gòu)形式進行分析，然后確定模具的基本結(jié)構(gòu)，然后再確定排樣方案，最后進行凸模、凹模尺寸的計算，最后對沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、壓力機公稱壓力進行計算，然后進行模具相關(guān)零件的設(shè)計工作，壓力機的選擇應(yīng)該有公稱壓力來進行，在這些都確定完成之后，就可以進行相關(guān)模具結(jié)構(gòu)和零件的繪制工作。

1? 沖裁模的工藝方案選擇

在本次生產(chǎn)設(shè)計的過程中，所要沖的是三個相互嵌套的墊圈零件，其最大尺寸在50毫米左右，最小尺寸為14毫米，每套墊圈由三個小墊圈所組成，材料的厚度為0.5毫米，屬于大批量生產(chǎn)零件，需要根據(jù)以上條件來進行合模的設(shè)計[1]。

為了保證模具制造的精度，將工料選擇在了3毫米做左右，這樣容易保證復(fù)合模的平整性，相關(guān)模工件的平整性稍微差一點，在加工過程中，容易出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象，在實際開展設(shè)計的過程中，應(yīng)該考慮以下的一些因素。由于一次加工需要加工成3個相互嵌套的零件，為了達到該目的，就需要使用三個凹凸模，一個落料模和一個凸模。為了保證毛坯的布放質(zhì)量，對毛坯采用了銷定位的方式，通過內(nèi)連接銷將兩個頂塊直接連接起來，這樣可以在摸底彈頂器的作用下，將墊圈頂出來[2]。在上下模的導(dǎo)向過程中，采用了導(dǎo)柱導(dǎo)向的方式，模架采用了后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向模架。

2? 沖裁件的工藝性

本次沖裁的工件形狀為圓形墊圈，其結(jié)構(gòu)相對比較簡單，切左右、前后對稱。該材料的材料為8號鋼，其厚度在0.5毫米左右。為了滿足實際加工的需要，將懸臂和凹槽的寬度選擇在了0.6米，懸臂和凹槽的深度選擇在惡劣3毫米。為了保證加工的順利進行，需要合理設(shè)計裁件孔與孔之間，孔和邊緣之間的距離，該距離不應(yīng)該過小。

沖裁件的精度和斷面粗糙度的要求。在本次工件設(shè)計的過程找那個，經(jīng)常沖裁件的公差設(shè)定在了11級，沖裁孔的公差等級為IT9級，孔到邊尺寸公差等級也是IT9級。由于沖裁件實際工作中，與相鄰零件接觸部位的不同，需要根據(jù)這些接觸面實際的用處，對其表面粗糙度進行合理選擇，一般可以將表面粗糙度選擇為3.2-12.5之間，毛刺實際高度應(yīng)該由查表可知。在實際開展試模的過程中，可以直接將查到的數(shù)據(jù)和零件圖當(dāng)中的尺寸進行有效的對比，保證沖裁加工工藝的應(yīng)用可以保證對沖裁件的加工精度。對于其它的一些尺寸，需要根據(jù)生產(chǎn)批量的實際情況，合理對沖裁工藝進行選擇[3]。

為了滿足沖裁件實際使用的要求，沖裁件的材料選擇為08鋼，這是一種性能相對比較優(yōu)良的碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強度相對比較高，具有一定的抗拉強度。

3? 沖裁模間隙的確定

凸模和凹模每側(cè)之間的間隙為單側(cè)間隙，兩側(cè)間隙值和為雙面間隙，如果沒有特別的說明，一般都指的是雙面間隙。

在實際間隙的確定過程中，應(yīng)該根據(jù)加工的實際需要進行確定，綜合考慮沖裁面斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命等各個因素，然后確定間隙的合理范圍。只有保證間隙在這個范圍之內(nèi)，就可以得到合格的模具，這個間隙就被稱為合理間隙。在模具實際使用的過程中，隨著使用時間的不斷延長，模具的磨損量會不斷累積，最終導(dǎo)致間隙越來越大，但該間隙應(yīng)該在合理的范圍之內(nèi)。

確定間隙的方法。在確定凸模和凹模的過程中，經(jīng)常會使用理論計算法和查表法。如果采用理論計算法，其設(shè)計量往往比較大，對設(shè)計人員的要求也相對比較高，需要查沖壓手冊，使用的難度相對較高。在綜合各種因素下，將工件最小間隙選擇在了0.04毫米。

4? 排料

沖材料在板料上的布置就被稱為排樣。排樣在模具設(shè)計過程中，發(fā)揮著非常重要的作用，排樣方案設(shè)計合理與否，對材料利用率、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命，都有著非常直接的影響。

排樣的方法可以分為：①有廢料排樣。這種排樣在實際沖裁的過程中，其是沿著部件外形進行沖裁的，需要在沖件的周邊留有搭邊，對材料的利用率并不是很高，沖裁尺寸的精度需要有模具來保證，對模具往往有著比較高的要求，需要其有較長的工作壽命。在實際沖裁加工過程中，經(jīng)常使用的是有廢料排樣。②少廢料排樣。這種部件外形的形成是沿著外形切斷形成的，在沖件和條料之間只有少量的搭邊，受到裁條料質(zhì)量和定位精度的影響，這種沖裁工件的質(zhì)量稍差一些，在部件邊緣處容易形成毛刺，在受到?jīng)_擊作用下，很容易進入到模具當(dāng)中，對模具的壽命會造成比較大的影響，但對材料的利用率相對比較高，沖膜的結(jié)構(gòu)也相對比較簡單[4]。③無廢料排樣，其直接沿著直線或者曲線來沖裁條料所形成的，并不存在什么搭邊，但沖件和模具壽命的影響稍微比較大一些，但材料的利用率相對比較高。如果步進的距離超過了兩倍零件的寬度，還可以一次成形兩個沖件，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。

搭邊值的確定。搭邊是指沖裁件邊緣和條料側(cè)邊所留下的工藝廢料，這種搭邊有兩種作用：①對其定位精度和裁板的精度進行補償，這樣可以有效保證沖裁件的質(zhì)量。②可以進一步保證條料的剛度，非常便于后續(xù)條料的送進，提升生產(chǎn)效率。在實際確定沖膜條料寬度的過程中，經(jīng)常會采用公式計算法。在本次設(shè)計的過程中，將最小搭邊值設(shè)定在了一毫米。

板料規(guī)格的確定。鋼板在沖裁加工中用處非常廣泛，其來源也相對邊角多，如果板厚超過了4毫米，需要使用熱軋鋼，如果使用的是薄板，應(yīng)該使用冷軋板。冷軋板的尺寸精度相對比較高，表面粗糙度也比較高，材料內(nèi)部組織更加致密，能夠滿足墊圈實際使用的具體要求。板料的應(yīng)用場合是最多的，板料幾何尺寸規(guī)格經(jīng)常用厚度*寬度*長度來進行表示，在中小制件中經(jīng)常使用的是冷軋鋼板。

5? 凸模、凹模和凹凸模刃口尺寸的確定

凹模、凸模尺寸公差等級的選擇對沖裁件的加工尺寸精度有著非常直接的影響，需要我們在實際設(shè)計的過程中，根據(jù)沖裁件的尺寸公差等級來進行選擇。只有合理確定凹模、凸模刃口的尺寸公差等級，才能保證沖裁設(shè)計的效果。

在對沖裁尺寸實際測量和設(shè)計的過程中，一般都指的是光面尺寸。落料件光面是在刃口擠切的作用下所形成的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料所形成的。在實際對刃口尺寸計算的過程中，應(yīng)該首先按照落料和沖孔進行分類。①落料。落料光面的尺寸基本是和凹模尺寸是一致的，在設(shè)計和計算的過程中，應(yīng)該以凹模尺寸為設(shè)計基礎(chǔ)。在凹模實際使用過程中，隨著使用時間的不斷延長，其刃口會逐漸磨損，尺寸會不斷擴大，為了保證能夠沖出尺寸合格的零件，在凹模實際設(shè)計中，其公差等級的選擇應(yīng)該根據(jù)沖裁件設(shè)計要求來選擇。落料凸模基本尺寸的計算，應(yīng)該按照凹模基本尺寸減去初始間隙來進行計算。②工件光面孔徑是與凸模的尺寸基本一致的，在實際計算過程中，應(yīng)該以凸模尺寸作為設(shè)計基準(zhǔn)。沖孔尺寸會隨著凸模的不斷磨損而減少[5]。因此，凸?；境叽鐟?yīng)該根據(jù)工件的尺寸來選擇。在沖孔凹模尺寸的計算過程中，其基本尺寸應(yīng)該按照凹模的尺寸來進行計算。③孔中心距的計算。在工件設(shè)計中，經(jīng)常會設(shè)計多個沖裁孔，在孔距尺寸的選擇過程中，尺寸精度應(yīng)該由凹模孔中心距來進行保證。凹模和凸模實際工作中的磨損量并不會直接反應(yīng)在沖孔中心距上。因此，在開展相關(guān)設(shè)計的過程中，應(yīng)該對中心距尺寸進行對稱標(biāo)注，公差也應(yīng)該設(shè)定為對稱標(biāo)注的形式。④沖膜刃口制造公差的選擇，應(yīng)該能夠保證工件的加工精度，并保證凸模和凹模之間的間隙量在合理的范圍之內(nèi)，這樣才能保證模具的實際使用壽命。

6? 卸料、頂料和推件零件

這些零件的作用是在一次沖壓完成之后，將沖件或者廢料從模具中卸下來，這樣后續(xù)的沖壓工序才能開展。在實際開展卸料的過程中，需要將沖件或廢料從凸模上卸下來。

彈壓卸料裝置。在該裝置實際運行的過程中，是利用彈簧的彈力進行卸料的，其卸料力量相對比較小，但可以起到一定的壓料作用，沖裁零件的質(zhì)量更好，往往在薄板沖裁中進行應(yīng)用。

推桿裝置。推件裝置的剛性比較強，且直接由打桿、推板和連接推板所組成的，在該裝置實際使用過程中，往往不需要中間傳遞結(jié)構(gòu)，直接使用打桿來推動推件塊。該裝置的推力相對比較大，工作也相對比較可靠，實際應(yīng)用比較廣泛，可以有效推出沖膜中的廢料，適合對厚件的推模[6]。

頂件裝置。該裝置一般也是有彈性的，且通常由頂桿、頂件塊和下模頂器所組成，其中一般要使用到彈簧，也有使用氣墊來作為彈頂器進行使用的，推件塊和凹模之間的配合間隙，一般會采用h8級的偏差。

7? 結(jié)語

隨著時代的不斷發(fā)展，對各種墊圈類零件的使用不斷增加。該零件的制造通常使用的沖裁工藝，其對工藝設(shè)計和模具設(shè)計有著比較高要求，需要首先明確設(shè)計的具體流程，不斷對設(shè)計流程進行細化，不斷在結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行創(chuàng)新，有效保證設(shè)計效果。

參考文獻：

[1]李志剛，肖祥芷，童枚，劉新，韓章華，耿維星，許之端，王文輝.連續(xù)沖裁模的計算機輔助設(shè)計[J].電子工藝技術(shù)，1989（02）：22-23.

[2]王金宏.薄板小孔連續(xù)沖裁模設(shè)計[J].模具制造，2009（02）：33-34.

[3]王之來，孫立巖，董立光.落料連續(xù)沖裁模設(shè)計[J].模具技術(shù)，2014（03）：55-57.

[4]李平.固定片連續(xù)沖裁模設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，1996（04）：39-40.

[5]劉春林.鉸鏈連續(xù)沖裁模設(shè)計[J].青海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997（02）：55-56.

[6]王海才，王建平，劉洪全.貝氏體鋼板連續(xù)沖裁模[J].模具工業(yè)，1986（03）：42-43.