冲压工艺及模具设计工件名称：垫圈工件简图：如图一生产批量：中批量材料：08材料厚度：0.6mm 图一1、冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。

材料为08低碳钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

工件结构相对简单，有一个φ40mm的孔；孔与边缘之间的距离也满足要求，壁厚为0.8mm。

工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。

2、冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。

采用单工序模生产。

方案二：落料-冲孔复合冲压。

采用复合模生产。

方案三：冲孔—落料级进冲压。

采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。

方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，且工件最小壁厚20mm远大于凸凹模许用最小壁厚1.8mm，模具强度较好，制造难度小，落料圆和冲孔圆同轴度满足要求。

方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，但工件同轴度不意满足要求。

通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

3、主要设计计算（1）排样方式的确定及其计算设计复合模，首先要设计条料排样图。

垫圈的形状为圆，直排时材料利用率低，应采用多排，如图二垫圈排样图所示的排样方法，可显著地减少废料。

搭边值查表可得1mm和1.2mm。

冲裁件面积 A=πr²=3.14×30²=2826 mm²条料宽度 B=60×2﹢1.2×2＋61×1.7／2=174.2 mm由于冲压常用钢板规格宜选710mm×1420mm的钢板，取B=177.5 mm步距 S=60+1=61 mm一个步距的材料利用率η=nA／BS×100％=3×2826／﹙177.5×61﹚×100％=78.3%故条料宽度为177.5mm，步距离为61 mm，一个步距的材料利用率为78.3%。

查板材标准，宜选710mm×1420mm的钢板，每张钢板可剪裁为4张条料（177.5mm×1420mm），每张条料可冲68个工件，故每张钢板的材料利用率为76.2%。

图二排样方式图（2）冲压力的计算该模具采用复合模，考虑操作安全，采用典型的倒装结构。

拟选择刚性推件装置推出垫圈。

冲压力的相关计算如下。

落料力的计算： F=KLtτ式中 F——落料力（N）;K——系数，模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。

L——落料周边长度（mm）；t——材料厚度（mm）；τ——材料抗剪强度 (MPa)。

L=πd=3.14×60=188.4 mm查表可知τ为325 MPa。

F=KLtτ=1.3×188.4×0.6×325= 47759.4 N同理冲孔力 F冲孔= 1.3×3.14×40×0.6×325=31839.6 N查表知：卸料力 F₁=K₁×F=0.05×47759.4=2387.97 N推件力 F₂=nK推F冲孔=3×0.05×31839.6 =4775.94 NF₄= F＋F冲孔＋F₁＋F₂=86762.91 N根据计算结果，冲压设备拟选100KN冲床。

（3）压力中心的确定及相关计算该工件为规则外形形状，压力中心位于几何中心即圆心上故，不需计算。

（4）工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。

结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。

因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算如下所示。

所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT l4级确定工件尺寸的公差。

零件外形尺寸为：60零件内形尺寸为：40查公差表可得各尺寸公差为：零件外形： 零件内形： 以凹模为基准：零件内形： 以冲孔凸模为基准计算4、模具总体设计（1）弹簧的选择选择依据:最大压缩量时不超过弹簧极限，而最大压缩量=预压量h1+卸料工作行程h2+修模量h3。

考虑到卸料的可靠 性，取弹簧在预压量为h1时就应有的压力Fx 。

由卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初选弹簧的数量为二，则每个弹簧应有的预压力N 4.6592/8.1318/Q11==≥n F F 。

初选弹簧为工作极限负荷Fj=1390N>659.4N ，钢丝直径d=6mm ，弹簧中径D=32mm ，自由高度74.060-67.0040+074.060-)4(0)(∆=+∆-=p x B B d δ474.00)74.05.060(+⨯-=d B 185.0065.59+=67.0040+0)(p x A A p δ-∆+=017.00467.034.40)67.05.040(--=⨯+=L0=65mm ，极限负荷下的变形量hj=19.3mm 。

当弹簧在预压量h1时，卸压力达659.4N ，由压缩量和力的线形关系得：预压量15.93.1913904.65911=⨯==j j h F F h 又因卸料板的工作行程h 2=0.6+1=1.6mm ；修磨量h 3=5mm ；所以最大压缩量)3.19(65.155.615.9j h h <=+=总 即能满足要求。

弹簧装配高度h=L 0-h 1=65-9.15=55.85mm 。

（2）卸料板的选择： 根据凸凹模及弹簧、卸料螺钉等的布置，取卸料板的平面尺寸为125mm ×125mm ，厚度为15mm 。

（3）选择上、下模座：采用GB2855.5、6—1990后侧带导柱形式模板。

根据最大轮廓尺寸125mm ×125mm 选相近规格标准模座．L ×B 为125mm ×125mm ，上模座厚35mm ，下模板座35mm 。

（4）导柱导套：按GB2861.1、6选d=38mm ，模具闭合高度225.5mm ，选导柱110mm,d=22mm 。

（5）模柄：查表知100kN 压力机模柄孔尺寸为Φ30×50。

所以选尺寸为Φ30×Φ70的带凸缘形式的模柄。

（6）凹模：凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。

凹模厚度 H=Kb=0.3×60 mm=18 mm （查表2.26得k=0.3） 凹模壁厚 C=（1.5～2）H=27～36 mm取凹模厚度H=20 mm ，凹模壁厚C=35 mm ，凹模宽度B=b+2C=（60+2×30）mm=120 mm凹模长度L 取125 mm （送料方向）凹模轮廓尺寸为125 mm ×125 mm ×30 mm 。

（7）凸模：1）凸模固定板：厚度：D H )5.1~1(=40)5.1~1(⨯=60~40=所以取其厚度为40mm 。

直径为130mm 。

2）凸模全长：结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M10螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。

其总长L=h ₁＋h ₂＋t ＋h ：式中 L ——凸模长度（mm ）；h ₁——凸模固定板厚度（mm ）；h ₂——卸料板厚度（mm ）；t ——材料厚度（mm ）；h ——增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5mm ～1mm ），凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取10mm～20mm。

L =20+14+0.6+27.4=62mm（8）凸凹模：采用直接固定方法，取其高度为20 mm，定凸缘高度为20mm．直径为76mm，为减小模具尺寸，在凸缘外铣去2个缺口以放置卸料弹簧。

（9）垫板：考虑推件装置在上模内挖窝，采用垫板加固。

取垫板厚度取l0mm，长宽为125×125mm（10）闭合高度：模具闭合高度为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和。

即H0=30+35+62+25+20+40-0.6=211.4mm其中减去的0.6为冲裁时上模进入下模的距离。

因公称压力为100KN的压力机的最大闭合高度为170mm小于211.4mm。

所以选择公称压力为250KN 的压力机。

即其Hmax=250mm，Hmin=(250-70)mm=180mm。

满足mmHHmmH105minmax+≥≥-。

此外模柄的尺寸也应该重选：查表1.7知250kN压力机模柄孔尺寸为Φ50×70。

所以选尺寸为Φ50×100的带凸缘形式的模柄.（11）卸料螺钉：根据模具的结构选择，并且应满足螺钉窝深h＋螺钉杆长l ＋卸料板厚＝０.6＋下模板厚＋凸凹模厚。

按GB2867、6-81选d=10mm的带肩卸料螺钉，螺柱长l=60mm。

螺钉头高度10mm.因螺钉窝深h +螺钉杆长+卸料板厚=0.5mm十凸凹模厚十下模板厚。

即h+60+12=0.5+41+35得卸料螺钉窝深h=24.5mm。

检验：卸料螺钉窝深h -螺钉头高度=24.5-10=14.5 mm 卸料板行程+修磨量+安全间隙=1.5+5+(2~6)=8.5~12.5mm。

所以所选的螺钉长度满足要求,并且定卸料螺钉窝深h=24.5mm。

（12）推杆的选择：按推件状态时推杆需高出滑块模柄孔一定距离c≈5~10，即推杆长度L ≥安全距离c+模柄孔深＋模柄法兰厚＋修模量=c(5~10)+50+16+5=76~81。

所以推杆可按GB28671-81选择，其尺寸为：d=12mm,L=100mm，c=7mm。

3.冲压设备选择：选择公称压力为250KN的开式压力机，其具体数值如下：公称压力250KN，最大封闭高度250mm，封闭高度调节量70mm，工作台尺寸（左右×前后）560mm×360mm，模柄孔尺寸：φ50×70。

垫圈冲压工艺卡片排样图草图工序工序说明加工草图设备0 剪床下料公称压力为250KN的开式压力机1 落料2 冲孔3 检验材料名称牌号 08号钢每张条数 4 形状尺寸 1420x750 每条件数 68。