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齿轮螺栓垫片冲压工艺及模具设计

作者：吴小江

来源：《都市家教·下半月》2015年第10期

【摘 要】本文主要针对冲压模具结构的设计展开了探讨，通过结合具体的实例，对制件工艺作了分析，并对模具设计要点和模具结构及工作过程作了详细的阐述，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

【关键词】冲压模具；制件工艺分析；结构设计

所谓的冲压模具，是指在冷冲压加工中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装备。而此模具结构的设计在模具开发过程中非常重要，因此，我们需要重视对冲压模具结构的开发，以能为完成优秀的结构设计。基于此，本文就冲压模具结构的设计进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。 1制件工艺分析

如图1所示的齿轮螺栓垫片，要求年产量20万件。该制件由圆弧和直线组成。结构对称，形状比较特殊，未注公差尺寸，精度要求不高。查阅冲压设计手册，为IT14级。材质Q235，其抗剪强度为350MPa，具有良好的冲压成型性能。料厚t为0.5mm。外观质量要求，表面无划痕。制件孔边到外缘轮廓的距离为4.5mm，大于凸凹模允许的最小壁厚2.7mm。 2模具设计要点 2.1排样设计

（1）搭边的确定。一般来说，搭边值由经验估算。普通冲裁的搭边值，查阅冲压设计手册得a=2mm，a1=1.5mm。

（2）料宽的计算。条料是由板料裁剪得到的，为保证送料顺利，裁剪时，公差带分布规定，上偏差为零，下偏差为负值，并且条料沿导料板输送也存在误差，所以在计算料宽时，应考虑在这两种误差影响下仍能保证冲裁件与条料侧边之间有一定的搭边值。经查表，计算得料宽B=76.50-0.5mm。

（3）计算步距。条料在模具上每次送进的距离为1个步距。步距大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。经计算，步距A=28.5mm。 2.2模具压力中心的确定

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在设计模具结构时，要求模具的模柄中心（一般情况也是凹模几何中心）与压力中心重合。使模柄中心轴线通过压力中心，防止产生偏心载荷，以保证模具的寿命。利用解析法计算模具压力中心为（0，1.1），如图2所示。 2.3模具工作零件设计 2.3.1凹模设计

（1）凹模外形结构。凹模外形选用距型结构，在其上面开设所需要的凹模孔口，用螺钉和销钉直接固定在模座板上。凹模的轮廓尺寸已经标准化了，一般与标准固定板、垫板和模座板等配套使用。计算得出凹模轮廓尺寸。设计时，选用的标准模板为 L×B×H=160mm×100mm×18mm （GB/T2873.1—1996）。

（2）凹模刃口。凹模刃口应保持锋锐性和高耐磨性，并能承受冲击载荷，材质选用CrWMn。利用线切割加工或是坐标磨削成型直壁刃口，反面扩大。确保刃口表面粗糙度Ra为0.4～0.8μm。工作部分淬硬，HRC为60～64。 2.3.2凸凹模设计

（1）凸凹模是复合模的主要工作零件。其工作端的内外缘都是刃口，内缘与凹模刃口形式相同，外缘与凸模刃口结构相同。凸凹模内外缘之间的壁厚由制件孔边距决定，本制件的最小壁厚是4.5mm，凸凹模允许的最小壁厚为2.7mm，可以满足凸凹模强度要求。凸凹模尺寸可以按照经验公式计算，也可以根据凹模实际尺寸配作。

（2）凸凹模外形结构采用直通式，其工作部分与固定部分形状、尺寸完全相同，材料与凹模一样，热处理硬度比凹模稍低，取HRC为58～62，固定部分局部退火，以方便反铆装配在固定板上。直通式的凸凹模多选择线切割或成型铣、磨削加工成型。工作表面粗糙度Ra为0.4～0.8μm，固定部分表面粗糙度Ra为0.63～2.5μm。 2.3.3冲孔凸模设计

冲孔凸模设计成阶梯式结构，通过台阶与固定板固定。其技术要求与凸凹模一致。根据制件结构特点，无需校核强度刚度。 2.4模具总体结构设计

根据冲压工艺方案，已经确定采用倒装复合模结构，手工送料，不需要另设侧压装置。选择弹性卸料板、刚性推件装置。条料在模具中的准确定位由导料销和活动挡料销控制。按照凹

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模外形选取的标准尺寸，选择滑动导向的后侧导柱模架（GB/T2851.3—1990），实现纵向送料，且送料和操作比较方便。 2.5压力机参数与模具参数的校核

根据计算模具冲压所需的工作压力和模具闭合高度，选择J23-16型压力机。经计算，模具的闭合高度为165mm。压力机的最大闭合高度为200mm，连杆调节余量是55mm，因此所选压力机满足模具闭合高度要求。 3模具结构及工作过程 3.1模具结构简图 3.2模具工作过程

如图3所示，条料沿导料销（18）送至弹簧弹顶的活动挡料销（23）后在模具中定位。压力机带动上模下压。在冲压之前，由于橡胶（4）的弹力作用，卸料板（5）先压住条料，上模继续下压进行冲裁分离：凸凹模（19）外形和凹模（6）对条料进行落料，同时冲孔凸模（15）与凸凹模（19）内孔在条料上冲孔。此时橡胶（4）被压缩。上模回程时，橡胶（4）回复推动卸料板（5）把紧箍在凸凹模（19）上的条料卸下。冲裁出来的制件卡在上模的凹模（6）中，直接利用压力机的打杆装置（由打杆（13）和推件块（7）组成）进行推件，卸件可靠，便于操作。冲孔废料直接由冲孔凸模（15）从凸凹模（19）内孔中推下，结构简单，操作方便。 4结语

综上所述，冲压模具如今在许多行业都有着广泛的应用，因此，为了能制作出质量优越的模具，我们必须要重视对模具结构的设计，做好模具开发和设计方面的细节工作，以为制作出优良的冲压模具打下坚实基础。 参考文献：

[1]冉铖.对垫板冲压模具设计的探讨[J].青春岁月.2013（08）.

[2]潘雪松.冲压模具设计中运动控制的探讨[J].化学工程与装备.2008（03）. [3]陈保德、王涛.支架冲压工艺与模具设计探讨[J].山东工业技术.2015（12）.