沖壓工藝設計課件

第11章沖壓工藝設計教學要求:■了解沖壓工藝設計的內(nèi)容■掌握沖壓工藝設計的方法和步驟沖壓工藝設計沖壓工藝設計也稱為沖壓工藝過程設計。沖壓工藝過程是指沖壓件加工時各加工工序(包括沖壓產(chǎn)品所用到的沖壓加工基本工序及準備工序、輔助工序和后續(xù)工序)的總和以及這些工序的先后次序排列與協(xié)調(diào)組合。

沖壓工藝過程設計的宗旨是必須保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率、必須考慮經(jīng)濟效益和操作的方便及安全，全面兼顧生產(chǎn)組織各方面的合理性與可行性，還必須充分重視環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展等多方面問題。1．沖壓工藝設計的內(nèi)容和程序（1）原始資料準備在接到?jīng)_壓件的生產(chǎn)任務之后，首先需要熟悉原始資料，透徹地了解產(chǎn)品的各種要求，為此后的沖壓工藝設計掌握充分的依據(jù)。 原始資料的內(nèi)容包括：①生產(chǎn)任務書或產(chǎn)品圖及其技術條件。②原材料情況：板材的尺寸規(guī)格、牌號及其力學性能和沖壓性能；③生產(chǎn)綱領或生產(chǎn)批量；④生產(chǎn)單位可選用的沖壓設備的類型、型號、技術參數(shù)及使用說明書；⑤生產(chǎn)單位或協(xié)作單位模具加工、裝配的能力與技術水平；⑥各種技術標準和技術資料。（2）設計的主要內(nèi)容和步驟

各項設計內(nèi)容常?；ハ嗦?lián)系制約，因而各設計步驟應前后兼顧和呼應，有時要互相穿插進行。①沖壓件的工藝性分析

工藝性分析就是對產(chǎn)品的沖壓加工方案進行技術和經(jīng)濟上的可行性論證，確定該產(chǎn)品沖壓工藝性的好壞。

由產(chǎn)品圖對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能進行分析，看其是否適合采用沖壓的方法進行加工。(圖紙上沒有標注公差的，為自由公差，按IT12~IT14，查公差表

）

首先判斷該產(chǎn)品需要哪幾道沖壓工序，各道中間半成品的形狀和尺寸由哪道工序完成，各個工序沖壓工藝性要逐個分析，然后判定該沖壓件加工的難易程度，確定是否需要采取特殊工藝措施。

凡沖壓工藝性不好的，可會同產(chǎn)品設計人員，在保證產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求及原材料作必要的修改。②確定最佳工藝方案

在產(chǎn)品工藝性分析的基礎上，結合工藝計算，提出各種可能的工藝方案并經(jīng)分析、比較、論證，最終確定最佳工藝方案。（要從技術上、經(jīng)濟上以及其他方面進行論證）③選定模具結構類型

按工藝方案，確定各道工序的模具類型（如單工序模、復合模、級進模）及模具總體結構（如正裝還是倒裝、送料方向、導向方式、定位方式、卸料和出件方式等），繪出其結構草圖并初步確定其總體尺寸。有時還要計算沖模的壓力中心等（圓形和對稱的制件壓力中心就在其幾何中心，可以不計算，其他形狀的制件都要計算壓力中心；級進模一定要計算壓力中心。壓力中心位置計算出來后要保證模具的壓力中心與模柄中心線和滑塊中心線重合）。確定模具類型的一般原則：

如果沖壓件的生產(chǎn)批量很小，可以考慮單工序的簡單模具（或簡易模具），按沖壓工序逐步來完成，以簡化模具制造、降低沖壓件的生產(chǎn)成本。如果生產(chǎn)批量很大，應盡量考慮將幾道工序組合在一起的工序集中的方案以提高生產(chǎn)效率，可采用一副模具完成多道沖壓工序的復合?；蚣夁M模。對于一些不便拿取的小沖壓件，為方便送料和操作安全，批量小時也可采用工序集中的復合模或級進模；對于大型沖壓件，考慮到工序間的傳遞不便和采用單工序模有可能使模具費用增加等因素，批量小時也可采用復合模。制件精度要求不高可采用簡單模，制件精度要求高時應采用級進?；驈秃夏?。④完成工藝計算

毛坯尺寸的計算，彎曲件和拉深件要計算毛坯尺寸，落料件要計算條料寬度。

排樣及材料利用率計算，落料和級進模要設計排樣方式，要確定搭邊值和送料步距；還要計算材料利用率。

沖壓所需的力、功計算，包括完成沖壓變形所需的力及各種工藝力（工藝力應根據(jù)具體的模具結構進行計算）；有時還要進行變形功的計算和電機功率校核。

各工序半成品件尺寸計算，例如多次拉深要計算每次拉深后的半成品尺寸。

凸、凹模工作部分尺寸計算等等。

⑤合理選用沖壓設備

根據(jù)工藝計算結果（沖壓力、功）和模具空間尺寸（封閉高度及外形尺寸）的估算值等，結合本單位的現(xiàn)有設備條件合理選擇各道沖壓工序的設備。

選擇沖壓設備的依據(jù)：公稱壓力、壓力行程曲線、電機功率等

閉合高度及其調(diào)節(jié)量滑塊行程工作臺面尺寸其它參數(shù)如模柄孔尺寸、墊板厚度等（3）編寫工藝文件和設計計算說明書工藝文件指工藝過程卡（簡稱工藝卡）之類。沖壓工藝文件一般以工藝卡的形式表示，它綜合地表達了沖壓工藝設計的具體內(nèi)容，包括工序序號、工序名稱或工序說明、加工工序簡圖（半成品形狀和尺寸）、模具的結構形式種類、選定的沖壓設備規(guī)格型號、工序檢驗要求、工時定額、板料的規(guī)格以及毛坯的形狀尺寸等等。

將上述內(nèi)容以表格的形式表示，便稱作工藝卡，工藝卡是組織文明生產(chǎn)的主要依據(jù)。 設計計算說明書是制定工藝卡的依據(jù)。設計計算說明書應簡明全面地紀錄各工序設計的概況；沖壓工藝性分析及結論；工藝方案的分析比較和確認的最佳方案；各項工藝計算的結果，如毛坯尺寸、排樣、沖壓次數(shù)、半成品尺寸、工序的沖壓力和功等，模具類型和設備選擇的依據(jù)與結論；必要時，說明書中可用插圖方式達意。工藝卡和設計計算說明書都是重要的技術文件。2．工藝方方案的確定定工藝方案確確定是在沖沖壓件工藝藝性分析之之后應進行的重重要設計環(huán)環(huán)節(jié)。這一一設計環(huán)節(jié)節(jié)需要作以下幾步工工作。（1）列出出沖壓所需需的全部單單工序根據(jù)產(chǎn)品圖圖結合工藝藝計算，提提出沖壓該該產(chǎn)品所需的所所有基本工工序。除了基本的的成形工序序外，有時時還要根據(jù)據(jù)產(chǎn)品的具體要要求，增加加一些附加加工序，如如：平面度要求求較高的工工件，應增增加一道校校平工序。彎曲件的彎彎曲半徑小小于允許值值時，則在在彎曲后應增加加一道整形形工序。當拉深件圓圓角半徑較較小或尺寸寸精度要求求較高時，則需需在拉深后后增加一道道或多道整整形工序。。當工件的斷斷面質(zhì)量和和尺寸精度度要求較高高時，可以考考慮在沖裁裁工序后再再增加整修修工序或者直接采用用精密沖裁裁工序。當工件的變變形次數(shù)較較多時，要要考慮增加加中間退火工序序以消除加加工硬化，，恢復材料料的塑性，以利后后續(xù)的成形形。當工件對毛毛刺大小有有要求時，，要考慮增增加去毛刺工序序。（2）沖壓順順序的初步步安排對于所列的的各道加工工工序，還還要根據(jù)其其變形性質(zhì)、質(zhì)量要要求、操作作方便等因因素，對工工序的先后后順序作出安排排。安排工序先先后順序的的一般原則則：對于帶孔或或有缺口的的沖裁件，，如果選用用單工序模，一般先先落料，再再沖孔或沖沖缺口。若若用級進模模，則落料排在在最后工序序。對于帶孔的的彎曲件，，其沖孔工工序的安排排，應參照彎曲件的的工藝性分分析進行。。多角彎曲件件，有多道道彎曲工序序，應從材材料變形影響和彎曲曲時材料竄竄移趨勢兩兩方面考慮慮安排先后后彎曲的順序。。一般先彎彎外角，后后彎內(nèi)角。。對于帶孔的的拉深件，，一般是先先拉深后沖沖孔，但當孔的位位置在工件件底部，孔孔徑較小且且孔徑尺寸寸精度要求不不高時，也也可先沖孔孔后拉深。。若孔的位位置在凸緣處處，則一定定要先拉深深后沖孔。。對對于形狀狀復雜的拉拉深件，為為便于材料料的變形流動，應先先成形內(nèi)部部形狀，再再拉深外部部形狀。附附加的整整形工序、、校平工序序，應安排排在基本成形工序之之后。（3）工序序的組合對于多工序序加工的沖沖壓件，還還要根據(jù)生生產(chǎn)批量、尺寸大大小、精度度要求以及及模具制造造水平、設設備能力等多多種因素，，將已經(jīng)初初步依序而而排的單工工序予以必要要的組合（（包括復合合）。組合時，有有時可能對對原順序作作個別調(diào)整整。一般般而而言言，，厚厚料料、、低低精精度度、、小小批批量量、、大大尺尺寸寸的產(chǎn)產(chǎn)品品宜宜用用簡簡單單模模單單工工序序生生產(chǎn)產(chǎn)；；薄薄料料、、小小尺尺寸寸、、大批批量量的的產(chǎn)產(chǎn)品品宜宜用用級級進進模模連連續(xù)續(xù)生生產(chǎn)產(chǎn)；；形形位位精精度度高高的產(chǎn)產(chǎn)品品應應用用復復合合模模加加工工。。對于于某某些些特特殊殊的的或或組組合合式式的的沖沖壓壓件件，，除除沖沖壓壓加工工外外，，還還有有其其它它輔輔助助加加工工，，如如鉆鉆孔孔、、車車削削、、焊焊接、、鉚鉚合合、、去去毛毛刺刺、、清清理理、、表表面面處處理理等等。。對對這這些些輔助助工工序序，，可可根根據(jù)據(jù)具具體體的的需需要要，，穿穿插插安安排排在在沖沖壓壓工序序之之前前、、之之間間或或之之后后進進行行。。經(jīng)經(jīng)過過工工序序的的順順序序安安排排和和組組合合，，就就形形成成為為工工藝藝方案案。?？煽尚行械牡墓すに囁嚪椒桨赴缚煽赡苣苡杏袔讕讉€個，，必必須須從從中中選選擇最最佳佳方方案案。。（4））最最佳佳工工藝藝方方案案的的確確定定技術術上上可可行行的的各各種種工工藝藝方方案案總總有有各各自自的的優(yōu)優(yōu)缺缺點，，應應綜綜合合考考慮慮各各方方面面的的因因素素從從中中確確定定一一個個最最佳佳方方案。。確定定最最佳佳方方案案應應考考慮慮的的因因素素：：能可可靠靠地地保保證證產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量量和和產(chǎn)產(chǎn)量量；；使使設設備備利利用用率率最最高高；；使使模模具具成成本本最最低；；使使人人力力、、材材料料消消耗耗最最少少；；操操作作安安全全方方便便。。不不僅僅要從從技技術術上上，，而而且且還還要要從從經(jīng)經(jīng)濟濟上上及及其其他他方方面面反反復復分分析、、比比較較、、論論證證，，才才能能選選出出最最佳佳方方案案作作為為最最終終的的工工藝方方案案。。最終終的的工工藝藝方方案案確確定定后后，，接接下下來來的的工工作作便便是是根根據(jù)具具體體的的工工序序進進行行詳詳細細的的工工藝藝計計算算。。再下下一一步步的的工工作作便便是是進進行行模模具具總總體體結結構構設設計計和和模具具的的零零部部件件設設計計和和計計算算。。3.模模具具設設計計模具具設設計計首首先先是是確確定定模模具具的的總總體體結結構構（（如正正裝還還是是倒倒裝裝、、送送料料方方向向、、導導向向方方式式、、定定位位方方式式、、卸料料和和出出件件方方式式等等），，然然后后是是對對各各個個部部分分的的具具體體結構構進進行行設設計計。。導料料：：采用用導導料料板板還還是是導導料料銷銷，，需需不不需需要要側側壓裝裝置置。。條料料定定距距：：采用用側側刃刃還還是是擋擋料料銷銷還還是是其其他他方方式。工序件定位：：采用什么樣的的定位方式：：外形、內(nèi)形、內(nèi)孔或或是其他方式式。卸料方式：剛性卸料還是是彈性卸料。。出件（料）方方式：上出件（料））還是下出件（料），剛剛性打件（料料）還是彈性性頂件（料），彈簧簧頂件（料））還是橡皮頂頂件（料）。。模具導向方式式：有無導向、導導板還是導柱柱導套導向、中間間導柱還是后后側導柱還是是四角導柱、、滑動導向還是是滾動導向等等等。繪制模具總裝裝圖。模具零件的選選用、設計及及計算1.凸模、、凹模凸模工作部分分形狀尺寸按按制件圖確定，安裝固定定部分最好為為圓形。小型型圓形凸模可查標準準。凸模長度度根據(jù)模具總總體結構確定。凹模厚度和壁壁厚根據(jù)制件件形狀尺寸按按有關公式計算算確定。2.凸、凹凹模固定板的的厚度一般取凹模厚厚度的0.6~0.8倍倍。3.模架的的選用根據(jù)凹模的最最大外形尺寸寸L、B，計計算凹模固定板的尺寸寸，根據(jù)它與與凹模周界的的關系，選用標準上、下下模座，然后后按此選取標標準模架。由凹模的尺寸寸和標準模座座的尺寸，確確立其他模具模板的的尺寸，厚度度一般可取固固定板厚度。。4.墊板需不需要墊板板，要進行強強度校核。5.模柄的的選用模柄的結構形形式可查標準準，模柄的尺尺寸必須與壓力機模模柄孔相適應應。6.導料板板尺寸查表。7.卸料板板分彈性與剛性性兩種，可查查表確定或按按總體結構的需要確確定。8.彈性元元件的選擇可使用彈簧和和橡膠，最好好使用彈簧。。根據(jù)卸料力及卸料料行程來決定定彈簧的外徑徑、長度、彈簧絲的直徑徑以及預壓力力（彈簧或橡皮的的選擇一定要通過計計算）。9.模具的的閉合高度確定以上模板板厚度后，便可計算出模具的閉合高度。10.螺釘釘、銷釘?shù)倪x選擇根據(jù)固定板或或凹模的大小小，選擇上下下模板緊固螺釘?shù)某叽绱绾蛡€數(shù)，根根據(jù)螺釘?shù)拇蟠笮?，確定銷銷釘?shù)拇笮?，銷銷釘只需兩個個，螺釘和銷銷釘查表選取取。根據(jù)卸料行程程并參考凸模模長度，確定定卸料螺釘?shù)拈L度，查查表選取卸料料螺釘。11.導柱柱、導套的選選擇確定導柱、導導套的結構形形式，根據(jù)標標準模架上的導柱孔、、導套孔來確確定導柱和導導套的安裝尺尺寸，根據(jù)閉合合高度，來確確定導柱的長長度。12.壓力力機校核①閉合高度Hmin-H１＋10≤H≤≤Hmax-H１－5②工作臺面尺尺寸工作臺面尺寸寸一般應大于于模具底座50～70mm③工作臺中心心孔尺寸應滿滿足工藝要求求。④滑塊行程滑塊行程應保保證方便地放放入毛坯和取取出零件。沖裁模一般不不需要校核滑滑塊行程；主要是拉深模模和彎曲模需需要校核：大大于兩倍工件高度。有有些模具導柱柱、導套不能能脫離接觸，，則滑塊行程不不能過大。繪制模具圖應應注意的事項項1.圖紙應遵遵守機械制圖圖國家標準：：1）圖幅大小小應按標準，，并畫上邊框框。2）視圖布排排、投影關系系應符合機械械制圖標準。。3）尺寸、公公差、形位公公差、粗糙度度的標注應符符合機械制圖國國家標準。4）裝配圖中中零件序號的的排列應符合合機械制圖標標準。5）標題欄、、明細表應符符合機械制圖圖國家標準。。6）數(shù)字、文文字、符號應應采用長形仿仿宋體。2.繪制模具具圖紙的基本本要領和注意意事項：1）裝配圖繪制裝配圖的的目的：反映模具的工工作原理、裝配關系及各種零件的的數(shù)量。對于簡單模具具，通常用一一個主視圖和和一個俯視圖表達即即可。復雜模模具可增加視視圖。繪制主視圖應應選擇模具工工作時運行到到下死點的位置。主視圖一般采采用全剖（少少數(shù)簡單對稱的模具也有有用半剖的）），盡量將模模具中的零件都剖切到（（至少主要零零件要剖切到到），對于少數(shù)未剖切到到的部位也允允許畫出。剖視圖中實實心件（如凸模模等）不畫剖剖面線，空心心件（如凹模等）要畫剖剖面線。相同同零件可只剖剖一個。主視圖中板料料（或毛坯））、制件、沖沖孔廢料等要涂黑。。繪制俯視圖時時要拿掉上模模畫下模。俯視圖中要將條料及及其定位方式式用假想線（（雙點劃線））畫出。裝配圖中一般般只標注模具具的封閉高度和長長、寬尺寸，其他尺寸（包包括配合尺寸寸）不必標出出。裝配圖的右上上角要畫出本本工序的制件件圖和毛坯圖并標注注尺寸，落料料工序和級進進模都要畫出排樣圖并標標注步距及料料寬。裝配圖的右下下角畫標題欄欄和明細表。。標題欄中要注明該該模具的名稱稱如：XXXX落料模、、XXXX彎曲曲模、XXXX落料拉深深模等。明細細表中的序號要從下下往上排。明明細表的內(nèi)容容一般有：序號、名稱、、數(shù)量、材料料、規(guī)格、標標準號、備注等。裝配圖中還要要注明技術要要求。不同的的模具技術要求有所所不同。2）零件圖零件圖的用途途：依據(jù)此圖圖對模具零件（不需要加工的標標準件除外））進行加工制造造。繪制零件圖的的要求：①正確表達該該零件的各部部位形狀。②正確標注各各部位尺寸及及公差（公差差要直接標出數(shù)值而而不是配合等等級例如不允許標標注H7/m6）。③根據(jù)需要正正確標注形位位公差。④根據(jù)需要正正確標注粗糙糙度。⑤注明該零件件加工中的技技術要求。⑥標題欄中應應注明該零件件的名稱、序序號、數(shù)量、材料、、繪圖比例、設