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1、第九章 冲压工艺设计,冲压工艺设计是针对具体的冲压零件，首先从其生产批量、形状结构、尺寸精度、材料等方面入手，进行冲压工艺性审查，必要时提出修改意见；然后根据具体的生 产条件，并综合分析研究各方面的影响因素，制定出技术经济性好的冲压工艺方案。其设计流程如下图所示，它主要包括冲压件的工艺分析和冲压工艺方案制定两大方面的内容。,9.1 概论,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,第九章 冲压工艺设计,冲压工艺设计的原始资料主要包括：冲压件的产品图及技术条件；原材料的尺寸规格、性能及供应状况；产品的生产批量；工厂现有的冲压设备条件；工厂现有的模具制造条件及技术水平；其他技术资料等。,9.1 概论,第九
2、章 冲压工艺设计,9.1 概论,其中，产品图是工艺设计最直接的原始依据；其他技术资料是冲压模设计的参考资料；而其余原始资料对确定冲压件的加工方法、制定冲压工艺方案和选择模具的结构类型均有着直接的影响。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,工艺性良好的冲压件可保证：,材料消耗少 工序数目少 模具结构简单 产品质量稳定 成本低 技术准备工作和生产的组织管理做到经济合理,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,冲压生产经济性分析 零件冲压工艺性,
3、模具成本较高，约占冲压件总成本的10%30%，冲压加工的优越性主要体现在批量生产情况下，而生产量小时，采用其他加工方法可能比冲压方法更经济。因此零件的生产批量是决定零件采用冲压加工是否较为经济合理的重要因素。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,产品零件冲压工艺性分析以产品零件图为依据。,分析内容包括：,零件的形状特点、尺寸大小及精度要求； 所用材料的冲压成形性能； 冲件出现各种质量问题的可能性； 零件的极限尺寸(如最小冲孔尺寸，最小窄槽宽度，最小孔间距和孔边距，最小弯曲半径，最小拉深圆角半径等)； 尺寸公差、设计基准及其他特殊要求。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,举例：,图示零件的三个
4、安装孔有精确的位置要求，而外形是无关紧要的，因此在对零件的外形稍加修改后可以将原来有废料排样A变为无废料排样B。结果，在不影响零件精度的条件下，材料利用率提高40，生产率提高一倍。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,如图a）所示零件为两个弯曲件焊接而成，在不影响使用条件下改为如图b）所示一个整体零件，即减少了一个零件，又使工艺过程变得简单，还节约了原材料。,举例：,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,在冲压工艺性分析的基础上，拟定出可能的几套冲压工艺方案，然后根据生产批量和企业现有生产条件，通过对各种方案的综合分析和比较，确定一个技术经济性最佳的工艺方案。,原则：,第九章 冲压工艺设计,9.
5、1 概论,通过分析和计算，确定冲压加工的工序性质、数量、排列顺序和工序组合方式、定位方式； 确定各工序件的形状及尺寸； 安排其他非冲压辅助工序等。,内容：,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定,冲压件的工序性质是指该零件所需的冲压工序种类。冲压工序性质应根据冲压件的结构形状、尺寸和精度要求，各工序的变形规律及某些具体条件的限制予以确定。通常说来，在确定工序性质时，可从以下三方面考虑。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定, 从零件图上直观地确定工序性质,图示平板件冲压加工时，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，还需在最后采用校平工
6、序进行精压；当零件的断面质量和尺寸精度要求较高时，则需在冲裁工序后增加修整工序，或直接用精密冲裁工艺进行加工。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定, 从零件图上直观地确定工序性质,图示弯曲件冲压加工时，常采用剪裁、落料、弯曲工序。当弯曲件上有孔时，还需增加冲孔工序；当弯曲件弯曲半径小于允许值时，常需在弯曲后增加一道整形工序。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定, 从零件图上直观地确定工序性质,各类空心件多采用剪裁、落料、拉深和切边等工序。对于带孔的拉深件，还需采用冲孔工序。当拉深件径向尺寸精度要求较高或圆角半径较小时，则需在拉深工序后增加一道精整或整
7、形工序。当拉深件底部厚度大于壁厚时，可以采用变薄拉深。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定, 对零件图进行计算、分析比较后，确定工序性质,上图所示的零件，材料为Q235，料厚为15mm，从形状上初步判断可用落料、冲孔与翻边三道工序或落料冲孔与翻边两道工序完成（图a）。但经过计算分析后发现，由于翻边系数小于极限翻边系数，使翻边高度达不到零件的要求，因而应改用落料、拉深、 冲孔、翻边工序（图b） 。,内孔翻边件,两种相似零件冲压工艺的比较,前页所示的零件，材料为08钢，料厚为0.80.08mm，图（a）所示零件采用落料、拉深和冲孔三道工序，若图（b）所示零件也采用这样的冲压工
8、艺，则经计 算拉深前的坯料直径应为81mm，其拉深系数为33/81=0.4，小于极限拉深系数，而且零件根部的圆角半径较小(R2)，形成了对拉深变形很不利的 条件。生产中采用图（b）所示的工艺过程，即经过落料冲孔复合、拉深、冲底孔与切边、冲六个6mm孔等四道工序制成。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（1）工序性质的确定, 为了改善冲压变形条件或方便工序定位，需增加附加工序,上例图（b）所示的零件冲压工艺中增加预冲孔108mm的工序，是根据变形需要而增加的附加工序，此孔并非零件上的一部分，生产中叫做变形减轻孔，其作用是使拉深 时坯料内部(小于33mm的部分)金属向外扩展；因而就能减少外部(大
9、于33mm的部分)金属向内收缩，使变形区发生变化，变形方式增加，从而一次拉 深即可得到要求。因此，生产中经常采用这类变形减轻孔或者工艺切口，达到改善冲压变形条件、提高成形质量的目的。,上图所示的自行车脚蹬内板，该工件有两种冲压工艺，第一种是先作浅拉深，然后冲底孔，但在进行拉深时，圆锥部位的材料需要从底面及主板上流动而来，而后者若为 材料流动留有余量，就要增加工件排样的步距，从而造成材料消耗增加。第二种方法是先冲预孔，再进行翻边(也称为翻孔)、冲底孔。翻边时材料流动局限在预孔 周围，因而不会引起主板上的材料流动。在排样时，只要按正常冲裁设计搭边值即可，可节省材料。该零件是大批量长年生产，若用单工
10、序模制造，工序多且生产率 低，故采用级进模，其排样图如图b）所示。,自行车脚蹬内板冲压工艺,对于几何形状不对称的一些零件，为便于冲压成形和定位，生产中常采用成对冲压的方法进行成形，成形后再增加一道剖切或切断工序截成两个零件。在此虽然增加 了一道剖切或切断工序，但由于成对冲压时改善了变形条件，防止了坯料偏移，因而在生产中得到了广泛应用。,增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,对于多角弯曲件或复杂形状的拉深、成形件，有时为了保证零件质量或方便定位，不得不冲制工艺孔作定位用，这种冲制工艺孔的工序也是附加工序。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（2）工序数量的确定,冲压工序数量的概念有两方面的含义，广义
11、上是指整个冲压加工的全部工序数，包括辅助工序数的总数；狭义上是指同一性质工序重复进行的次数。 工序数量确定的基本原则：在保证工件质量的前提下，考虑生产率和经济性的要求，适当减少或不用辅助工序，把工序数量控制到最少。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（2）工序数量的确定,在确定同一性质工序重复进行的次数时，考虑到任何冲压工序的变形程度和所能达到的尺寸精度都是有一定范围的，所以应依据零件材料的力学性能、几何形状复杂程度、尺寸精度要求的高低等来决定。工序性质不同，确定工序数量的依据也不同，如拉深成形时，拉深次数主要由拉深系数、相对高度等决定；弯曲次数主 要由零件弯曲角的多少及其相互位置决定；而冲
12、裁次数则主要取决于零件形状复杂程度、零件上孔的距离等。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（2）工序数量的确定, 生产批量的大小 大批量生产时，应尽量合并工序，采用复合冲压或级进冲压，提高生产效率，降低生产成本。中小批量生产时，常采用单工序简单模或复合模，有时也可考虑采用各种相应的简易模具，以降低模具制造费用。,确定冲压加工过程所需总的工序数目时应考虑到以下问题:, 零件精度的要求 例如平板冲裁件在冲裁后增加一道整修工序，就是应其断面质量和尺寸精度要求较高的需要；当其表面平面度要求较高时，还必须在冲裁后增加一道校平工序。再如 拉深后增加整形或精整工序，也是应其圆角半径要求较小或径向尺寸精度要
13、求较高的需要。这虽然增加了工序数量，但确是保证工件精度要求必不可少的工序。, 工厂现有的制模条件和冲压设备情况 为了确保确定的工序数量、采用的模具结构和精度要求能与工厂现有条件相适应，这些因素是必须认真考虑的。例如，多个工序的复合会使相应的模具结构变得复杂，其加工及装配要求也高，工厂的制模条件要能满足这些要求。, 工艺的稳定性 影响工艺稳定性的因素较多(例如原材料力学性能及厚度的波动、模具的制造误差、模具的调整、润滑的情况、设备的精度等等)，但在确定工序数量时，适当地降 低冲压工序中的变形程度，避免在接近极限变形参数的情况下进行冲压加工，是提高冲压工艺稳定性的主要措施。另外，适当增加某些附加工
14、序：例如冲制工艺孔作 为定位用；冲制变形减轻孔以转移变形区等，都是提高工艺稳定性的有效措施。,第九章 冲压工艺设计,9.1 概论,（3）工序顺序的安排,冲压工序顺序的安排主要决定于冲压变形规律和零件质量要求，其次要考虑到操作方便、毛坯定位可靠、模具简单等。一般应遵循以下原则：, 弱区必先变形，变形区应为弱区, 工序成形后得到的符合零件图要求的部分，在以后各道,工序中不得再发生变形, 冲孔工序应按一定顺序进行, 弯曲件工序按一定顺序进行, 如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域相互间不,发生作用，这时工序顺序的安排要根据模具结构、定位和,操作的难易程度来确定。, 精度高的成形部分应在成形后加
15、校形工序, 弱区必先变形，变形区应为弱区,前工序要为后工序的变形区成为弱区创造条件，并杜绝前工序削弱后工序的非变形区。如下图b)图的冲压工艺中第一道工序冲出预冲10.8mm孔， 使坯料变形区（“弱区”）由平面凸缘部分转移至内部(小于33mm的部分)，为减小毛坯直径和拉深次数起到了重要作用。, 工序成形后得到的符合零件图要求的部分，在以后各道,工序中不得再发生变形,如右图所示零件，如果先冲出66内孔，则在外缘落料时冲裁力的水平分力会使内孔部分参与变形，孔径胀大23mm。因此，即便使用复合冲裁模也要把冲孔凸模高度降低78mm，以保证落料先于冲孔，得到合格零件。, 孔工序的安排原则,a、 所有的孔，
16、只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应在平板毛坯上冲出。b、 所在位置会受到以后某工序变形影响的孔，一般都应在有关的工序完成后再冲。如前例中66孔。c、 精度要求高的孔和有位置要求的孔，如拉深件、弯曲件上的孔，应在成形后冲，其余孔可视情况而提前。d、 零件上大孔靠近小孔或者孔边距太小不能同时冲出时，应先冲大孔和精度一般的孔，后冲小孔和精度高的孔；或者先落料后冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围以内。 e、 拉深件外边缘和翻边件竖边部分的孔分别在拉深和翻边后冲。, 弯曲件工序顺序的安排原则,多角弯曲件主要从材料变形和材料在弯曲时的运动两方面出发考虑安排工序顺序，一般是先弯外部弯角，后弯内部弯角，可同时弯曲的弯角数决定于零件的允许变薄量。, 如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域相互间不,发生作用，这时工序顺序的安排要根据模具结构、定位和,操作的难易程度来确定。,例如下图所示的消声器盖经过第三次拉深后要在底部冲孔、翻边，在凸缘部分修边和外缘翻边等。虽然在底部和凸缘部分成形，相互间不发生作用，但是考 虑到内缘翻边要靠凸缘压料，先进行外缘翻边，则内缘翻边压料就不方便，所以先
