精密墊片精沖工藝與模具設(shè)計

1、精密墊片精沖工藝與模具設(shè)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(fù)合模的設(shè)計。該模具投入生產(chǎn)后，沖出的零件毛刺極小，斷面平整光滑，達到了預(yù)期的要求，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：精密墊片精沖工藝模具設(shè)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(zhì)、高效、生產(chǎn)成本

2、低等特點，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。精沖是在普通沖壓的基礎(chǔ)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(chǎn)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(zhì)量特性的產(chǎn)品。精密沖裁的本質(zhì)是將沖裁模具的凹凸模具之間的間隙調(diào)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(chǎn)

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(guān)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(jié)構(gòu)，在板料的剪切分離區(qū)，三向施壓形成立體壓應(yīng)力狀態(tài)，對材料進行純剪切分離，實現(xiàn)精密沖裁。根據(jù)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(shù)簡稱FB精沖法。因此，近年來精沖技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在機械工業(yè)領(lǐng)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(shù)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(zhì)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(chǎn)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(shù)。采用該種技術(shù)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(chǎn)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?jīng)]有專用精沖壓力機，用普通壓力機也可進行精沖生產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低等優(yōu)點。模具結(jié)構(gòu)確定后，可對其進行排樣設(shè)計。排樣圖中的搭邊及沿邊是影響精沖斷面質(zhì)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(zhì)量，但不經(jīng)濟，因此

7、在選擇搭邊和沿邊值時，應(yīng)在滿足沖切斷面質(zhì)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(jù)零件材料的厚度和強度來定，對本墊片而言，可根據(jù)沖壓技術(shù)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(shè)計方案制定5.1精沖壓力的計算根據(jù)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(chǎn)生的，而是通過壓力機的協(xié)調(diào)動作，按先后動作順序交替產(chǎn)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(jù)模具結(jié)構(gòu)由彈性元件的預(yù)緊力在模具的回程中產(chǎn)生，因此在墊片零件模具設(shè)計中使用聚氮酯橡膠可以代替精沖設(shè)備中的壓邊力和頂件力，實現(xiàn)無專用精密沖壓設(shè)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(jù)。

9、根據(jù)相關(guān)資料所推導(dǎo)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(nèi)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