不对称金属垫片的落冲复合模设计

张秀英

摘  要：金属垫片是既普通又重要的零件，广泛地用于石化、机械、电力、冶金等行业。它的性能直接影响连接系统密封的可靠性。形状多种多样，大部分都是对称形，也有不对称形。这种不对称金属垫片可以采用激光切割机加工，也可采用专用的落冲复合模冲压成型。该文就针对落冲复合模冲压成型制作方式做一简单介绍。

关键词：不对称  垫片  落冲复合模

中图分类号：TG385.2                              文献标识码：A                          文章编号：1672-3791（2019）03（c）-0065-02

不对称金属垫片采用激光切割机加工，不仅效率低，加工成本高，而且增加了激光切割机的负荷，影响其他零件的加工进度。因此，设计专用的落冲复合模成为加工金属垫片的首选，下面详细介绍不对称金属垫片落冲复合模的设计过程。

1  零件分析

不对称金属垫片的形状及尺寸如图1所示，材质为SC1。外径尺寸R=50，内径尺寸r=26，厚度t=1，属于不对称薄板金属件。

2  落冲复合模的设计

2.1 零件压力中心的计算

根据冲压手册中，复杂形状的冲裁计算方法计算该零件的压力中心。

如图2所示，将零件轮廓分为7段，坐标轴选在外圆弧的圆心处。各线段的长度Li（i=1，...，7）为已知，则可计算总长L=325.32。

各段重心的计算：

直线段的重心在线段的中心点，圆弧L2、L4、L6的重心按下式计算。

（1）

式中：b为弦长;

S为弧长;

R为圆弧半径;

Z为重心到圆心的距离。

通过上式计算可知每段圆弧的弦长bi（i=2，4，6）和每段圆弧的重心Zi（i=2，4，6）。根据以上计算结果可得零件的压力中心坐标。

2.2 凸凹模工作部分尺寸和公差的计算

根据冲压手册中，凸模与凹模分开加工时，凸、凹模工作部分尺寸和公差计算公式计算不对称金属垫片的各个尺寸。

（1）冲孔φ12  d凸=12.14-0.020  d凹=12.19+0.020

（2）落料R50→φ100  D凸=99.68-0.020  D凹=99.73+0.020

（3）冲孔R26→φ52  d凸=52.23-0.020  d凹=52.28+0.020

（4）距离1 d凸=1.135-0.020  d凹=1.185+0.020

2.3 落冲复合模整体结构设计

由于模具的压力中心应该和压力机的压力中心重合，因此该模具的凹模设计及布局要围绕着压力中心重合这一点展开。根据2.1、2.2中的计算结果，用CREO三维软件绘制的凹模形状如图3所示。

根据凹模结构形状，设计凸模和凸凹模结构，合理选用标准上、下模座，导柱和导套，顶料装置采用橡胶材质。因此，设计加工出不对称金属垫片的落冲复合模如图4所示。

3  结语

该模具结构简单，使用操作简便。设计时考虑了零件的压力中心以及凸、凹模间隙等重要因素，计算准确，布局合理，冲压出的零件能满足图纸设计要求。

参考文献

[1] 宋兆哲.静密封过程中垫片的密封机理及失效分析[D].昆明理工大学，2011.

[2] 王孝培.冲压手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3] 伍晓红.垫片的冲压模具設计与凸模的强度校核[J].机械研究与应用，2018（3）：172-173.