冲压工艺方案制订

内容简介：

本章在分析了冷冲压工艺及模具设计的基础上,介绍了制定冷冲压工艺规程的程序,并通过两个具体实例，详细分析了冷冲压工艺及模具设计的步骤和方法。 学习目的与要求：

1． 了解制定冷冲压工艺规程的程序；

2． 掌握冷冲压工艺及模具设计的步骤和方法，并能综合运用所学知识，对具体冷冲压零件进行工艺分析及模具设计。 重点：

1． 制定冷冲压工艺规程的程序；

2． 冷冲压工艺及模具设计的步骤和方法，并能综合运用所学知识，对具体冷冲压零件进行工艺分析及模具设计。 难点：

能综合运用所学知识，对具体冷冲压零件进行工艺分析及模具设计。

冲压生产中必须保证产品质量，必须考虑经济效益和操作的方便安全，全面兼顾生产组织各方面的合理性与可行性。这一切就是冷冲压工艺规程的制定。

冷冲压工艺规程包括原材料的准备，获得工件所需的基本冲压工序和其它辅助工序（退火、表面处理等），制定冷冲压工艺规程就是针对具体的冲压件恰当的选择各工序的性质，正确确定坯料尺寸、工序数目、工序件尺寸，合理安排冲压工序的先后顺序和工序的组合形式，确定最佳的冷冲压工艺方案。 8．1制定冲压工艺的程序

8．1．1制定冲压工艺的原始资料 冲压工艺规程的制定应在收集、调查研究并掌握有关设计的原始资料基础上进行，冲压工艺的原始资料主要包括以下内容：

1．冲压件的产品图及技术要求

产品图是制定冲压工艺规程的主要依据。产品图应表达完整，尺寸标注合理，符合国家制图标准。技术条件应明确、合理。由产品图可对冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及装配关系、使用性能等有全面的了解。以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。当产品只有样机而无图样时，应对样机测绘后绘制图样，作为分析与设计的依据。

2．产品原材料的尺寸规格、性能及供应情况 原材料的尺寸规格是指坯料形式和下料方式，冲压材料的力学性能、工艺性能及供应状况对确定冲压件变形程度与工序数目、冲压力计算等有着重要的影响。

3．产品的生产批量及定型程度 产品的生产批量及定型程度，是制定冲压工艺规程中必须考虑的重要内容。它直接影响到加工方法的确定和模具类型的选择。

4．冲压设备条件

工厂现有冲压设备状况，不但是模具设计时选择设备的依据，而且对工艺方案的制定有直接影响。冲压设备的类型、规格、先进与否是确定工序组合程度、选择各工序压力机型号、确定模具类型的主要依据。

5．模具制造条件及技术水平

工厂现有的模具制造条件及技术水平，对模具工艺及模具设计都有直接的影响。它决定了工厂的制模能力，从而影响工序组合程度、模具结构及加工精度的确定。

6．其它技术资料

主要包括与冲压有关的各种手册（冲压手册、冲模设计手册、机械设计手册、材料手册）图册、技术标准（国家标准、部颁标准及企业标准）等有关的技术参考资料。制定冲压工艺规程时利用这些资料，将有助于设计者分析计算和确定材料及精度等，简化设计过程，缩短设计周期，提高生产效率。

8．1．2制定冲压工艺过程的程序及方法

在清楚了解上述原始资料的基础上，制定冲压工艺过程的程序及方法如下： 1．冲压件的分析

它包括两方面：冲压件的经济性分析；冲压件的工艺性分析。

（1）冲压件的经济性分析 根据产品图或样机，了解冲压件的使用要求及功用，根据冲压件的结构形状特点、尺寸大小、精度要求、生产批量及原材料性能，分析材料的利用情况；是否简化模具设计与制造；产量与冲压加工特点是否适应；采用冲压加工是否经济。

（2）冲压件的工艺性分析 根据产品图或样机，对冲压件的形状、尺寸、、精度要求、材料性能进行分析，判断是否符合冲压工艺要求；裁定该冲压件加工的难易程度；确定是否需要采取特殊的工艺措施。凡经过分析，发现冲压工艺性不好的（如产品图中零件形状过于复杂，尺寸精度和表面质量太高，尺寸标注及基准选择不合理以及材料选择不当等），可会同产品设计人员，在保证使用性能的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料作必要的修改。如图8-1所示零件左端R3mm在料厚为4mm的条件下很难冲压出来，经修改后的零件就比较容易冲压出来。如图8-2所示的汽车消音器后盖，在保证使用要求的前提下，经过修改后形状简单，工艺性好，冲压工序由8次减为2次，材料消耗也减少一半。如图8-3所示的汽车大灯外壳，修改前需要5次拉深，，酸洗，2次退火，修改后的灯壳，1次拉深成形，既保证使用要求，又节省材料，减少工序，降低了成本。

图8-1 冲压零件图 图8-2 汽车消音器后盖

图8-3 汽车前大灯外壳

2．冲压工艺方案确定

工艺方案确定是在对冲压件的工艺性分析之后应进行的重要环节。确定工艺方案主要是确定各次冲压加工的工序性质、工序数量、工序顺序、工序的组合方式等。冲压工艺方案的确定要考虑多方面的因素，有时还要进行必要的工艺计算，因此实际中通常提出几种可能的方案，进行分析比较后确定最佳方案。

（1）冲压工序性质的确定 工序性质是指冲压件所需的工序种类。如剪裁、落料、冲孔、弯曲、拉深、局部成形等，它们各有其不同的变形性质、特点和用途。实际确定时，要综合考虑冲压件的形状、尺寸和精度要求、冲压变形规律及其它具体要求。

①从零件图上直观的确定工序性质 平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等冲裁工序；当零件的平面度要求较高时增加校平工序；当零件的断面质量和尺寸精度要求较高时，需增加修整工序，或直接用精密冲裁工序加工。

弯曲件冲压时，常采用剪裁、落料、弯曲工序。当弯曲件上有孔时，需增加冲孔工序；当弯曲半径小于允许值时，需增加整形工序。

拉深件冲压时，常采用剪裁、落料、拉深和切边工序，对于带孔的拉深件，需增加冲孔工序；拉深件径向尺寸精度要求较高或圆角半径小于允许值时，需增加整形工序。

胀形件、翻边件、缩口件若一次成形，常采用冲裁或拉深制成坯料后直接采用胀形、翻边（翻孔）、缩口工序成形。

②对零件图进行工艺计算、分析，确定工序性质 如图8-4所示的两个形状相似的冲压件，材料均为08钢，料厚1.5mm。翻边高度分别为8.5mm和13.5mm。从表面看似乎都可采用落料、冲孔、翻孔三道工序或落料冲孔与翻孔两道工序完成，但经过分析计算，图8-4a的翻边系数大于极限翻边系数，可以通过落料、冲孔、翻边三道工序冲压成形；图8-4b的翻边系数接近极限翻边系数，若采用三道工序，很难达到零件要求的尺寸，因而应改为落料、拉深、冲孔、翻边四道工序冲压成形。

图8-4 内孔翻边件的工艺过程

③为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序 所增加的附加工序使工序性质及工艺过程的安排也发生相应的变化。如图8-5所示的零件为增加其成形高度，在不影响零件使用要求的前提下，可预先在坯料上冲出4个孔，形成弱区。在成形凸包时孔径扩大，补偿了外部材料的不足，从而增加了成形高度。预冲孔工序是一个附加工序，这种预冲孔常称为变形减轻孔。在成形某些复杂形状零件时，变形减轻孔能使不易成形的部分或不可能成形的部分的变形成为可能。因此生产中常采用这类变形减轻孔或工艺切口，达到改善冲压变形条件、提高成形质量的目的。

图8-5 坯料预冲孔 图8-6 零件孔弯曲前冲出

另外，对于非对称零件，为便于冲压成形和定位，生产中常采用成对冲压的方法，成形后增加一道剖切或切断工序，对于多角弯曲件或复杂形状的拉深、成形件，有时为保证零件质量或方便定位，需在坯料上冲制工艺孔作为定位用，这种冲制工艺孔也是附加工序。

（2）工序数量的确定 工序数量是指同一性质的工序重复进行的次数。工序数量的确定主要取决于零件几何形状复杂程度、尺寸精度要求及材料性能、模具强度等。并与工序性质有关。

冲裁件的冲压次数主要与零件的几何复杂程度、孔间距、孔的位置和孔的数量有关。简单形状零件，采用一次落料和冲孔工序；形状复杂零件，常将内、外轮廓分成几个部分，用几副模具或用级进模分段冲裁，因而工序数量由孔间距、孔的位置和孔的数量多少来决定。

弯曲件的弯曲次数一般根据弯曲件结构形状的复杂程度，弯角的数量、弯角的相对弯曲半径及弯曲方向确定。

拉深件的拉深次数主要根据零件的形状、尺寸及极限变形程度经过拉深工艺计算确定。 其它成形件，主要根据具体形状和尺寸以及极限变形程度决定。

保证冲压稳定性也是确定工序数量不可忽视的问题 工艺稳定性较差时，冲压加工废品率增高，而且对原材料、设备性能、模具精度、操作水平的要求也会严格些。为此，在保证冲压工艺合理的前提下，应适当增加成形工序的次数（如增加修边工序、预冲工艺孔等）。降低变形程度，提高冲压工艺稳定性。

确定冲压工序的数量还应考虑生产批量的大小、零件的精度要求、工厂现有的制模条件和冲压设备情况。综合考虑上述要求后，确定出既经济又合理的工序数量。

（3）工序顺序的安排 冲压件工序的顺序安排，主要根据其冲压变形性质、零件质量要求，如果工序顺序的变更不影响零件质量，则应根据操作、定位及模具结构等因素确定。

工序顺序的安排可遵循下列原则： ①对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用单工序模冲裁，一般先落料、再冲孔或切口；使用级进模时，则应先冲孔或切口，再落料。若工件上同时存在直径不等的大小两孔，且相距又较近时，则应先冲大孔再冲小孔。

②对于带孔的弯曲件，孔位于弯曲变形区以外，可以先冲孔再弯曲；孔位于弯曲变形区附近或以内，必须先弯曲再冲孔；孔间距受弯曲回弹的影响时，也应先弯曲再冲孔。

③对于带孔的拉深件，一般先拉深，再冲孔；但当孔的位置在工件的底部时，且其孔径尺寸精度要求不高时，也可先冲孔再拉深。

④对于多角弯曲件，主要从材料变形和材料运动两方面安排弯曲的顺序。一般先弯外角后弯内角，可同时弯曲的弯角数决定于零件的允许变薄量。

⑤对于形状复杂的拉深件，为便于材料的变形流动，应先成形内部形状，再拉深外部形状。

⑥所有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应该在平板坯料上冲处。图8-6的两个弯曲件，孔的位置离弯曲线较远，弯曲变形不会扩展到孔的边缘，因而零件上的孔弯曲前冲出。相反，零件上孔的形状和尺寸受后续工序的影响时，一般要在成形工序后冲出。

图8-7 消声器盖工序过程

表8-1 复合冲压工序组合方式 工序组合方式 落料和冲孔 模具结构简图 工序组合方式 落料拉深和切边 模具结构简图

切断和弯曲 冲孔和切边 切断弯曲和冲孔 落料拉深和冲孔 落料和拉深 落料拉深和冲孔和翻边 冲孔和翻边 落料成形和冲孔