五金制造工艺及其管理研究.doc

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五金制造工艺及其管理研究
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第一章 引言

第一节 选题背景与意义

一、 选题的背景
当我们步入崭新的21世纪, 随着知识经济和全球经济一体化进程的加快, 以及中国加入世界贸易组织, 工业发展受到越来越大的竞争压力和严峻挑战, 同时也获得了难得的发展机遇。要变制造大国为制造强国, 对于制造业来说, 竞争的核心是如何将用户满意的创新产品快速推向市场。以信息化带动工业化, 走新型工业化之路, 以电子技术、 信息技术、 各种先进制造工艺技术及其管理技术等武装制造企业, 全面提升面向产品全生命周期的工艺、 工装等设计水平以及管理水平, 是提高制造业, 特别是装备制造业竞争力和经济效益的基础和关键。
二、 选题的意义
工艺技术水平不但对企业的产品质量有至关重要的影响, 而且影响着企业生产的物耗、 能耗和效率。也就是说, 企业的工艺技术水平直接决定着各种投入资源在生产过程中的变换效率, 决定着企业经济效益的优劣。
经过本课题的研究, 实现五金制造企业提高工艺设计质量, 提高新工艺设计水平, 并促进五金制造技术和管理水平的提高。 第二节 制造业的现状和面临的形势 制造业是为国民经济提高装备和为人民生活提供消费品的产业。生产技术的进步和经济效益的高低, 在很大程度上都取决于它所采用的装备的性能、 质量和成本。制造业既直接反映工业生产的技术水平和能力, 又集中运用了当代科学技术的新成果。因此, 制造业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的主要标志之一。
一、 制造业的现状
改革开放以来, 制造业的技术水平和科技都得到了长足的进步。制造业充分利用国内外两方面的技术资源, 有计划地推进企业的技术改革和新产品的开发, 引导企业走依靠科技进步的道路, 使制造技术、 产品水平及经济效益都发生了显著变化, 为满足国内市场需求, 扩大出口创汇, 推动国民经济的发展做出了很大的贡献, 一批先进的制造技术在生产中得到了应用和普及, 一大批企业在关键工序增长了先进、 精密、 高效的设备。另外, 科技体制改革不断深化, 绝大多数研究已进入经济建设主战场, 并为经济建设发挥着越来越大的作用。
二、 制造业面临的形势
虽然制造业的综合技术水平在近几年有了大幅度的提高, 但与工业发达国家相比仍存在着阶段性的差距, 反应了制造技术的落后, 主要表现在一下几方面。一是技术开发能力和技术基础薄弱。近几年来开发成功的产品, 大部分依靠引进国外技术; 对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术、 提高国产化率的低层次上, 没有上升到形式产品自主开发能力和技术创新的高度。二是全员劳动生产率低。产值增长速度主要依靠资金和劳动力的投入, 技术进步的贡献率低。这表现制造业的发展还没有真正转移到依靠技术进步的轨道上来, 缺乏将科技成果转化为现实生产力的健全有效的机制。三是产品质量不够高, 而且能耗高, 国际竞争力缺乏。尽管产品的出口增长迅速, 但进出口逆差依然很大。

第三节 本文的研究内容与方法 本文主要研究内容如下:
1.引言主要是介绍本文的选题背景以及研究意义, 并对制造业的现状、 面临的形势进行了分析。
2.对工艺工作的意义、 目标和任务进行了分析; 并探讨了工艺管理和企业管理之间的关系。
3.对五金制造企业的主要工艺技术的介绍和分析。
4.对五金制造工艺管理的分析及工艺管理提高、 改进的研究。
本人经过实地实习调查, 获得了相关的资料。在写作过程中, 并结合相关的理论知识对五金制造工艺及其管理进行研究。
第二章 工艺及其管理研究
第一节 工艺工作的意义 一、 工艺工作是科学技术转变为生产力是实践过程
科学技术转化为生产力, 一定要经过工艺技术、 工艺装备、 工人的操作技能以及包括工艺管理在内的工艺工作来实现。
( 1) 先进的工艺技术是科学成果物化的结果
制造业是科学成果的一个主要应用领域, 其主要表现就是许多科学成果都是物化为先进的工艺技术而进入实用阶段并在生产中推广, 从而促进了制造业的技术进步。
( 2) 工艺装备的水平既反映了科学的水平, 又代表了生产力的水平, 是制造业发展的基础和技术实力的一种具体体现
科学技术的发展, 使工艺装备更加精密、 高效, 机械化、 自动化程度越来越高。可见, 科学技术物化为工艺装备之后对生产力的发展将产生巨大的威力。
( 3) 劳动者的技能是科学物化为生产力的第三种形式, 即经过教育和培训使科学物化为劳动者的技能
人是生产力诸要素中最活跃、 最基本的因素, 其决定性作用。一切物的因素都必须经过人的因素, 即经过劳动者的体力和智力, 运用技能, 才能并入生产过程, 构成现实的生产力。特别在知识经济时代的今天, 用先进的科学技术武装人的头脑是极为重要的。
( 4) 科学经过提高包括工艺管理在内的企业管理水平, 转化为生产力
管理具有两重性, 既具有上层建筑( 生产关系) 的性质, 又具有生产力的性质。管理就是运用科学的方法, 是生产力中各种因素加以综合, 从而提高企业的经济效益。
二、 工艺工作是制造业的基础
制造业向国民经济各部门提供装备, 就是解决制造什么和怎么再制造两大问题。一方面根据社会需求开发产品, 另一方面要解决用什么生产资料、 方法和手段制造出用户需要的产品。马克思在《资本论》中曾指出, 各个经济时代的区别, 不在于生产什么, 而在于怎样生产, 用什么劳动工具生产。这就从理论上阐明了工艺工作队生产发展和社会进步的重要作用。
( 1) 工艺技术是新产品开发和老产品更新换代的重要技术保证
先进、 合理的工艺技术是产品发展的前提条件, 先进的设计能够促进工艺技术的开发, 而先进工艺技术的开发和储备, 又可为设计水平的提高创造条件。在产品和技术的引进工作中, 样机、 设计图样是能够买到, 但工艺技术和成份配方等是很难得到的。特别是制造技术的关键、 诀窍, 更是保密。因此, 这些技术难点往往就成为国产化的关键。
( 2) 工艺水平是影响产品质量的主要原因
实践表明, 产品存在大量质量问题, 往往是由于工艺落后和工艺管理不善和工艺纪律松弛导致的。同时, 工艺技术的每项重大进展和应用, 会显著提高产品的质量。

( 3) 工艺技术和工艺管理是企业提高经济效益的重要途径
以工艺进步为基础内容的技术进步, 是生产发展的主要动力。 第二节 工艺工作的目标和任务 一、 工艺工作的目标
工艺工作的目标是确保企业在T、 Q、 C、 S的市场竞争中具有一定优势, 具体可包括以下几个方面:
( 1) 优化制造系统
能按T、 Q、 C、 S的要求, 使企业制造系统适应现代生产的需求, 包括生产模式、 生产组织、 工厂布置、 现代先进制造技术的应用等。
( 2) 优化产品制造工艺
这是对具体产品而言, 在优化的制造系统中, 充分运用系统内的设施、 组织、 技术, 保证产品制造过程的优化, 按时、 按质、 低成本地完成。
( 3) 培养适应现代制造系统的合格的工艺人才
在任何系统中人是最积极的因素, 生产系统的优化, 产品工艺的优化都是由人来完成的, 因此企业工艺的目标必须建立在合格工艺人员的基础上。
二、 工艺工作的任务
根据以上目标, 企业工艺部门的任务是:
( 1) 制定企业工艺发展规划: 根据企业的中长期规划, 具体制定工艺发展规划, 指导规划期内工艺工作的发展。
( 2) 制定企业技术改革计划: 根据发展规划制定近期的技术改造计划, 并组织实施。
( 3) 制定工艺技术开发、 研究计划, 努力学习先进制造技术, 并组织实施。
( 4) 建立健全工艺管理体系: 建立完善的工艺标准体系, 确保企业生产工艺系统有效地运转, 执行工艺工作的任务。
( 5) 进行产品生产工艺技术准备。
( 6) 开展产品生产技术服务。
( 7) 为企业其它部门提供工艺技术范围内的服务。 第三节 工艺及其管理的基本概念 一、 工艺过程的基本概念
”工艺”术语在GB/T4863—1985国家标准中的定义为”使各种原材料、 半成品成为产品的方法和过程”。制造工艺是各种制造方法和过程的总称。
1. 生产过程
生产过程是指将原材料转变为产品的全过程。对五金制造而言, 其全过程包括下列过程:
( 1) 原材料、 半成品和成品( 产品) 的运输和保管。
( 2) 生产和技术准备工作。如产品的开发和设计、 工艺设计、 工艺装备的设计和制造、 各种生产资料的准备以及生产组织等方面的准备工作。
( 3) 毛胚的制造。如拉深、 冲压等。
( 4) 半成品的加工、 热处理、 氧化、 喷涂、 清洗和其它表面处理等。
( 5) 部件和产品的装配、 调整、 检验、 包装等。
2.工艺过程
工艺过程是指生产过程中直接改变生产对象的形状、 尺寸、 相对位置和性质等, 使其成为成品或半成品的过程。如毛胚制造、 机械加工、 热处理、 装配等过程均为工艺过程。工艺过程是生产过程的重要组成部分。
工艺过程的设计, 在生产准备工作中起着决定性的作用, 按照规定的工艺过程组织生产, 对保证产品的质量、 生产率和经济性有十分重要的意义;同时, 生产中的各种生产准备工作和生产辅助工作, 也都以规定的工艺过程为依据。而且, 执行规定的工艺过程, 才能够建立起正常的生产秩序。因此, 设计正确合理的工艺过程是十分重要的工作。
二、 工艺管理的基本概念
1. 工艺管理的性质
工艺管理的定义为科学地计划、 组织和控制各项工艺工作的全过程。一方面存在于将原材料、 半成品转变为成品的全过程中, 对制造技术工作所实施的科学、 系统的管理。另一方面, 又解决、 处理生产过程中人与人之间的生产关系方面的社会科学的问题。
2. 工艺管理的内容
工艺管理是企业管理的重要组成部分, 涵盖和联系着企业各个部门, 它包括对新产品图样进行工艺性分析和审查, 拟订工艺方案, 编制零部件分工目录 , 编制工艺规程和工艺装备的设计, 制定材料消耗定额和工时定额等一系列工艺准备工作。企业工艺管理根据其不同功能和作用, 可分为工艺基础工作、 产品生产工艺准备及生产现场工艺管理三个方面。
( 1) 工艺基础工作
工艺基础工作是为提高企业工艺技术水平和工作质量而开展的基础性、 方向性、 综合性和经常性的工作。其包括工艺发展规划、 技术改造计划、 工艺标准化、 工艺研究与开发、 工艺信息管理、 工艺管理制度和工艺纪律。
( 2) 产品生产工艺准备
为实现机械产品的设计要求, 在新产品投产前需要一系列的生产技术准备工作, 其中工艺准备占的比重最大。工艺准备工作的质量, 不但决定能否实现产品计划要求, 而且对缩短生产技术准备周期、 顺利组织生产、 提高产品质量、 提高产品开发效率和降低成本都有直接影响。
( 3) 生产现场工艺准备
工艺试验过程即制造过程是各种生产技术, 特别是工艺文件实施于生产现场的过程, 这一阶段的工艺管理工作, 是保证毛坯、 零件和产品质量的稳定和提高, 最大限度地提高劳动生产率和降低物耗, 实施文明生产和改进劳动条件等。 第四节 工艺管理和企业管理 一、 工艺管理是企业管理的重要组成部分
( 1) 泰勒( F.W Toylor) 制
19世纪末到20世纪初, 出现了”科学管理”理论, 其创始人之一——美国的泰勒从分析工人的操作过程入手, 研究了工艺过程中”动作与时间”的关系, 以谋求最高的工作效率, 确立了”泰勒制”。它分为作业管理和组织管理两大方面。
作业管理的主要内容是:
l 制度化、 科学化的作业方法把工人在实践中积累起来的大量传统的知识和经验, 收集、 记录、 归纳成规律、 规则, 以替代单凭工人自身经验进行作业的方式。
l 按照标准的操作方法培训工人, 尽可能使工人承担力所能及的工作, 以发挥最大作用。
l 制定标准的工作定额, 根据每个工人完成的工作定额支出工资。
组织管理方面的内容是:
l 把管理职能与作业职能分开, 使管理工作专业化。
l 把整个管理工作划分为许多较小的管理职能, 建立集权的职能部门, 决策权集中于最高层, 而日常事物权分散到下级管理人员。
由此可见, 泰勒制的”作业管理”和我们的”工艺管理”的含义与内容相同, 是企业管理中的基本管理工作。
( 2) 工艺管理的属性
产品生产过程, 其实质是人们在机器、 先进技术基础上, 自觉运用自然科学规律, 不断地把新的科学技术成果应用到生产中去, 并按照一定的生产程序来改造自然的技术过程。工艺管理就是对这一技术过程进行管理的重要组成部分。工艺管理是生产系统的重要内容, 是企业管理系统中的一个重要、 繁杂、 联系面极广的子系统。

二、 工艺管理的重要作用
( 1) 计划职能
工艺管理在实施管理计划职能中的主要内容包括生产前的技术计划工作( 生产的工艺准备) 和工艺技术发展规划、 工艺人员培训计划的制订工作等。
( 2) 组织职能
工艺管理在现实组织职能方面的任务包括工艺路线的确定、 工序的划分; 工艺管理体制的建立和运行; 工艺责任制的建立和实行; 工艺纪律的考核等。
( 3) 控制职能
工艺管理具有控制功能的全部特征, 特别是”现场管理”, 其实质就是在制造过程中, 包括关键工序工艺质量控制点的建立以及一套管理方法就是这种控制职能的具体体现。
( 4) 激励职能
在加强工艺管理的过程中, 把严格工艺纪律放在重要位置, 并提出要充分发挥工艺技术人员的积极性, 鼓励工人的创造革新活动, 制定考核、 奖惩等办法, 以及加强工艺人员和工人的业务、 岗位培训等, 都属于工艺管理执行激励职能的范围。
综上所述, 工艺管理是企业管理不可分割和在本质上有密切内在联系的重要组成部分, 也是企业管理中最为实质、 最为现实、 最为具体的部分。在企业管理的全过程中, 都能够看到工艺管理的单位、 作用和效果。
三、 工艺管理和企业管理
工艺管理是企业最基本的管理工作, 工艺管理上不去, 其它管理工作就失去了根基。下面将介绍工艺管理和企业其它管理工作之间的关系。
( 1) 物资供应管理
在任何生产过程中, 都要以原料、 产品结构材料、 工艺材料以及各种辅料等为首要条件。企业如果失去这些物质条件, 如同无米之炊。即使有了物质资源, 如果不能合理利用, 对劳动生产率的提高、 产品质量的保证及区域经济效益的取得都将产生很大影响。要想有效实现上述目标, 就得靠工艺部门提供的材料、 燃料、 能源等先进的消耗定额。供应部门根据工艺部门提供的定额资料及年度生产计划, 编制出材料、 燃料、 能源等物资供应计划。除此之外, 物资供应部门还要对标准工具、 工装、 配套件等编制供应计划, 而这些原始依据也同样来自工艺部门; 其次, 只有在工艺部门提供的先进定额基础上, 才能实现向钢厂订货时提出定尺供料和安工艺参数的要求组织供货; 再次, 为控制材料合理发放, 企业物资供应部门应建立限额发料制度, 其依据也是靠先进的材料消耗定额。由此可见, 物资供应部门管理水平和工作质量, 很大程度上取决于工艺工作的质量。
( 2) 劳动定额管理
劳动定额管理是科学的劳动组织措施中不可分割的组成部分。其主要任务是对完成的工作量、 制造各种产品所必须的工时消耗进行计算。这些时间定额是否合理、 先进, 关键在于工艺人员的技术素质和工作质量。如果单件定额制订得先进、 合理, 那么轻易所需的劳动力数量将能够大大减少。编制劳动计划时, 能够对多余劳动力作适当调整或经过培训到其它岗位从事新的工作。因此劳动工资部门的工作依据也是离不开工艺工作的。
( 3) 生产计划管理
企业的生产计划管理更需要以工艺文件为基础。无论新产品还是老产品, 合理的工艺路线和流程的确定, 都是由工艺部门来确定的。对于大量生产类型的企业, 生产节拍、 流水线工作指示图表、 在制品定额的确定; 对成批生产企业的生产批量、 生产间隔期、 生产周期、 投入的提前期、 在制品定额的确定等, 离开工艺文件都是无法做到准确、 合理的。有了以上的期量标准, 编制作业计划也就有了基础。
生产作业计划是企业联系各生产环节, 组织日常生产活动, 建立正常生产秩序, 做到按品种、 数量、 质量、 期限交货, 组织有节奏均衡生产非常重要的工具。生产作业计划不能正常实施, 往往由于前道工序( 包括协作件和配套件) 的生产厂或车间的工艺工作薄弱引起的。因此, 只有强化企业各级管理部门的工艺意识, 企业的生产管理才能步入正常的轨道。
( 4) 工具管理
企业的工具管理是保证生产正常进行的重要物质保证之一。由工艺部门提供的工艺装备明细表是编制工艺装备供应计划的主要依据。工艺部门设计的专用工艺装备, 更是工具车间组织生产的依据, 特别是在新产品开发中, 由样机鉴定转入小批试制阶段。企业生产技术装备中工作量最大的要算工艺装备的设计和制造。一般说来, 在大量生产的企业中, 工装设计与制造周期占生产技术准备周期的60%; 从工作量来看, 约占80%; 制造费用约占成本10%~15%。因此, 工艺部门对工艺装备系数的正确确定是非常重要的。除了工装的设计和制造外, 工装的维修、 保管也是十分重要的。工具库的工具储备定额取决于工具消耗定额, 而工具消耗定额的制=制订也离不开工艺部门。
( 5) 设备动力管理
企业的设备能否保持良好的技术状态是保证生产正常进行的又一重要条件。设备精度保持程度是直接实现零部件工艺要求的基本保证。工艺部门为了确保产品质量, 对全厂的关键设备都必须提出相应的技术要求。设备部门的一切管理工作都是围绕这一基本要求开展一系列的生产活动的。另外设备的利用率的提高, 很大程度依靠台时定额正确性, 而台时定额的制订也直接与工艺工作的水平有关。关于企业中的水、 电、 气、 汽、 煤等能源有效利用, 也无不取决于工艺工作的水平。
( 6) 质量管理
工艺管理和全面质量管理都是企业管理的组成部分。工艺管理在保证产品质量、 加强现场管理和全面质量管理的目标上是一致的。然而工艺管理和全面质量管理不能互相代替。工艺管理侧重于工程技术科学, 因此它是工艺技术方面的管理, 诸如工艺分析、 工艺路线设计、 工艺方案制订、 工艺规程编制、 采用新工艺、 新装备的决策于措施等等, 都是以工程技术为基础的。同时, 作为工艺管理系统, 包括具有企业生产直接指挥职能的总工艺师、 工艺科室、 车间施工组, 是以生产环节的形式存在的, 它具有的生产力性质要比全面质量管理具体得多。
全面质量管理在企业中侧重于”质量第一”的指导思想, 经过设计、 生产、 工艺、 设备等职能部门对人、 机、 料、 法、 环境( 4M1E, 即人——Man, 机器——Machine,材料——Material,方法——Method,环境——Environment)等因素的动态控制和信息反馈, 达到保证产品质量的目的。
工艺管理经过工艺文件、 工艺纪律等保证产品制造质量。同时, 经过采用新工艺、 新技术、 新装备、 新材料等带来了节约材料、 能源、 工时、 台时、 保证安全和改进劳动环境等效果, 成为生产力发展最直接的因素。而全面质量管理则经过组织、 信息、 控制等手段, 得到各种数据和反馈信息, 为企业决策者提供依据, 克服薄弱环节, 改进管理方法, 为进一步改进质量创造条件。

生产现场关键工序质量控制点是工艺管理和全面质量管理交叉、 融合的典型表现。
( 7) 财务管理
企业中大约有70%~75%的费用与工艺有关。如果把工艺成本最大限度地降下来, 企业经济效益将大大提高。因此, 重视工艺工作是商品经济发展的需要, 是企业不断提高经济效益和竞争力的需要。
第三章 五金制造工艺 ”工艺”术语在GB/T4863—1985国家标准中的定义为”使各种原材料、 半成品成为产品的方法和过程”。制造工艺是各种制造方法和过程的总称。五金制造企业是典型的离散型机械制造企业, 产品种类繁多, 工艺种类繁多而且比较复杂。其主要的工艺技术有拉深、 清洗、 氧化、 喷涂、 焊接等。 第一节 拉深 一、 拉深的基本原理
拉深是指将一定形状的平板毛坯经过拉深模冲压成各种形状的开口空心件, 或以开口空心件为毛坯经过拉深进一步使空心件改变形状和尺寸的一种冷冲压加工方法。用此加工方法能够制成圆筒形、 球形、 锥形、 盒形、 阶梯形、 和其它复杂形状的空心件。
1. 拉深的类型可分为不变薄拉深和变薄拉深。
( 1) 不变薄拉深( 图3-1) : 在拉深过程中不产生较大的变薄, 筒壁与筒底厚度较一致的拉深工艺。
( 2) 变薄拉深( 图3-2) : 指以空心开口零件为毛坯, 经过减小壁厚成形零件的拉深工艺。
图3-1 不变薄拉深 图3-2 变薄拉深
2. 拉深变形过程

图3-3 拉深变形过程
图3-3 a) 为一圆形平板坯料在凹、 凸模的作用下, 开始进行拉深。
图3-3 b) 为随着凸模下压, 迫使材料拉入凹模, 形成了筒底、 凸模圆角、 筒壁、 凹模圆角及仍未破拉入凹模的凸缘部分五个区域。
图3-3 c) 为凸模继续下压, 凸缘部分的材料继续被拉入凹模转变为筒壁, 直至将全部凸缘材料转变为筒壁, 拉成为圆筒形工件而结束拉深过程。
二、 拉深工艺设计
1. 拉深件的工艺性
拉深件工艺性是指零件拉深加工的难易程度。良好的工艺性应该保证材料消耗少、 工序数目少、 模具结构简单、 产品质量稳定、 操作简单安全等。在设计拉深工艺时, 要考虑拉深工艺的复杂性, 应尽量减少拉深件的高度, 使其有可能用一次或两次拉深工序来完成, 以减少工艺复杂性和模具设计制造的工作量。
拉深件工艺应有以下几个方面。
( 1) 拉深件形状尺寸的要求
l 拉深件形状应尽量简单、 对称, 尽可能一次拉深成形。
l 尽量避免半敞开及非对称的空心件, 应考虑设计成对称( 组合) 的拉深, 然后剖开。
l 在设计拉深件时, 应注明必须保证外形或内形尺寸, 不能同时标注内外形尺寸; 带台阶的拉深件, 其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准。
l 拉深件口部尺寸公差应适当。
l 一般拉深件允许壁厚变化范围0.6t~1.2t, 若不允许存在壁厚不均现象, 应注明。
l 需多次拉深成形的工件, 应允许其内、 外壁及凸缘表面上存在压痕。
( 2) 拉深件圆角半径的要求
l 凸缘圆角半径rd: 指壁与凸缘的转角半径。要求: 1) rd＞2t 一般取rd =( 4~8) t ; 2) 当rd＜0.5mm时, 应增加整形工序。
l 底部圆角半径rp: 指壁与底面的转角半径。要求: 1) rp≥t, 一般取: rp≥( 3~5) ; t2) 当rp＜t, 增加整形工序, 每整形一次, rp可减小1/2。
l 矩形拉深件壁间圆角半径rp: 指矩形拉深件的四个壁的转角半径。要求: r≥3t及r≥H/5。
( 3) 拉深件上的孔位布置
l 孔位应与主要结构面( 凸缘面) 在同一平面, 或孔壁垂直该平面, 便于冲孔与修边在同一道工序中完成。
l 拉深件侧壁上的冲孔与底边或凸缘边的距离应为: h>2d+t。如图3-4
l 拉深件凸缘上的孔距: D1≥( d1+3t+2r2+d)。如图3-5
l 拉深件底部孔距: d≤d1-2r1-t。如图3-5

图3-4 拉深件侧壁上的冲孔 图3-5拉深件上孔位的合理设计
( 4) 拉深件的精度等级
主要指其横断面的尺寸精度; 一般在IT13级以下, 不宜高于IT11级, 高于IT13级的应增加整形工序。
( 5) 拉深件的材料
l 具有较大的硬化指数。
l 具有较低的径向比例应力σr/σb峰值。
l 具有较小的屈强比σs/σb。
l 具有较大的厚向异性指数r。
2. 拉深件的工序设计
工序设计是拉深工艺过程的主要内容, 它的合理与否直接决定拉深工艺的优劣。
拉深件工序安排的一般原则:
l 在大批量生产中, 在凹、 凸模壁厚强度允许的条件下, 应采用落科、 拉深复合工艺。
l 除底部孔有可能与落料、 拉深复合冲压外, 凸缘部分及侧壁部分的孔、 槽均需在拉深工序完成后再冲出。
l 当拉深件的尺寸精度要求高或带有小的圆角半径时, 应增加整形工序。
l 修边工序一般安排在整形工序之后。
l 修边冲孔常可复合完成。
三、 拉深工艺的辅助工序
作用: 利于拉深, 提高模具寿命和工件尺寸精度、 表面质量。
1. 润滑
目的:
1) 降低材料与模具间的摩擦系数;
2) 提高材料的变形程度;
3) 方便从冲模中取出工件;
4) 保证工件表面质量。
使用: 一般在凹模和材料之间加润滑剂。
2. 热处理
目的: 恢复材料的塑性, 消除冷作造成的内应力
对普通硬化金属( 如08钢、 10钢、 15钢, 黄铜和退火过的铝等) , 若工艺过程正确, 模具设计合理, 在拉深次数较少的情况下, 可不必进行中间热处理。

对高度硬化金属( 如不锈钢、 耐热钢、 退火紫铜等) , 一般经1~2道工序后就要进行中间热处理。
3. 酸洗
目的: 去除热处理工序件的氧化皮及其它污物。
酸洗工艺过程:
1) 等待工件退火冷却;
2) 加热的稀酸中侵蚀;
3) 冷水中冲洗;
4) 弱碱中中和;
5) 热水中冲洗;
6) 烘干。
退火、 酸洗是延长生产周期和增加生产成本、 产生环境污染的工序, 应尽可能加以避免。 第二节 清洗 1. 油污的来源和种类
油污的来源: 金属材料和金属零件在轧制、 冲压、 切削、 抛光等加工时, 敷上去的。
油污的分类:
( 1) 矿物油——它是金属的生产和加工中用的润滑油的主要组成部分, 是不可皂化油, 如石蜡、 凡士林等。
( 2) 动植物油——动物油一般是固态的, 主要由甘油脂、 棕榈酸和硬脂酸所组成; 液态的植物油含有非常高的油酸甘油脂, 这类油是可皂化油, 能与碱发生皂化反应。
2. 常见的除油方法, 如图3-6

图3-6 除油方法
3. 碱清洗的机理
碱清洗液是经过对油脂的三种作用机理, 将油污从金属表面除去:
( 1) 皂化作用: 油脂中的动物油脂和植物油脂与碱清洗液中的碱性盐发生化学反应, 生成水溶性的肥皂:
( C17H35COO)3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3
硬脂酸酯 碱 肥皂( 硬脂酸酯钠) 甘油
( 2) 乳化作用: 碱清洗液的乳化作用使相互不能溶解的油和水混合在一起, 形成乳化液。乳化作用是经过碱清洗液中的表面活性剂来实现的。
表面活性剂一般含双基团极性分子, 一端是亲水基团, 另一端是亲油基团, 清洗工件时亲水基团与水分子结合, 亲油基团则吸附油分子, 从而使油污成为油滴, 四周被水所包围, 分布于水中。
( 3) 分散作用: 在分散作用中, 表面活性剂降低了碱清洗液在金属表面的张力, 从而能够均匀地覆盖于金属上, 同时由于碱清洗液界面间张力降低, 使它能穿透油膜, 把油脂分成许多小的部分, 分布于金属表面的碱清洗液与金属反应生成氢气将油脂从金属表面排开, 使油脂与金属分开, 最后油脂分散成很多小的油滴, 浮到清洗液的表面
4. 碱清洗液的组成
( 1) 主清洗剂:
氢氧化钠: 提供碱进行皂化反应, 和铝反应生成小气泡把油脂从铝表面排开。
磷酸盐: 软化水、 作为分散剂, 提高清洗液的碱度, 并可起缓冲作用, 防止碱性发生大的变化。
碳酸钠: 提供碱性, 作为缓冲剂, 吸收剂容易浸润某些种类的油污, 并容易用水冲洗。
( 2) 添加剂:
葡萄糖酸钠: 它和许多金属离子形成络合物, 从而提高清洗液的寿命, 使碱清洗液更好冲洗, 有皂化和乳化性能, 它也有软化水, 防止结垢的作用。
硝酸钠: 作为缓蚀剂, 降低碱对铝的腐蚀作用。
( 3) 表面活性剂: 为碱清洗液提供需要的乳化、 润湿和分散等性能。
5. 碱清洗的方式
( 1) 浸洗: 将被清洗的工件浸没在碱溶液中, 溶液和工件的表面全部接触。
( 2) 喷洗: 碱清洗液以一定的压力从喷嘴中喷出, 喷在工件表面上, 油污受到碱液的物理的和化学的作用以及喷射压力产生的机械作用, 而从工件表面除去。
6. 碱清洗的工艺条件
( 1) 工艺流程:
碱洗→水洗→水洗→中和→水洗→热水洗→烘干
( 2) 工艺参数:
碱洗: 氢氧化钠 15～30g/l
硝酸钠 7～10g/l
葡萄糖酸钠 7～10g/l
YL-408 7～10g/l
温度 55～65℃
时间 1～1.5min
中和: 硝酸 5～15%
温度 常温
烘干: 温度 125～135℃
( 3) 注意事项:
a、 每天对槽液至少化验一次, 根据化验结果加药。
b、 定期对槽体和喷嘴进行清洗。
7. 碱退膜的工艺条件
( 1) 工艺流程:
退膜→水洗→碱清洗
( 2) 工艺参数:
退膜: 氢氧化钠 50～80g/l
硝酸钠 30～50g/l
葡萄糖酸钠 5～10g/l
铝离子 10～80g/l

温度 80～90℃
链速 根据膜厚退完为止
( 3) 注意事项:
a、 每天对槽液至少化验两次, 根据化验结果和退膜效果分几次加药。
b、 根据氧化膜厚度、 槽液浓度和温度调节链速, 使氧化膜退完为止。
c、 退膜前, 要去掉附在要退的氧化膜外表面不与槽液反应的不粘涂料和其它东西。
d、 要对退膜槽进行定期清洗。
8. 铝搪瓷工件的清洗工艺
( 1) 工艺流程:
50～60℃热水洗→碱洗→40℃水洗→中和→水洗→水洗→纯水洗→烘干
( 2) 工艺参数:
碱洗: 氢氧化钠 20～40g/l
葡萄糖酸钠 5g/l
温度 40～60℃
时间 0.5～1min
中和: 硝酸 5～15%
温度 常温
纯水洗: 电导率＜20ms/cm
烘干: 温度 125～135℃
( 3) 注意事项:
a、 每天对槽液至少化验两次, 根据化验结果加药。
b、 每两小时对纯水的电导率测量一次。
c、 定期对槽体和喷嘴进行清洗。 第三节 氧化 1. 硬质氧化
( 1) 硬质氧化膜主要成分:三氧化二铝( Al2O3)
( 2) 硬质氧化膜特点
a、 超硬――膜层硬度为400～600HV, 高于普通钢的硬度
b、 超耐磨――不易磨损、 能耐任何金属铲
c、 耐高温――氧化膜的熔点为2050℃、 有极高的耐热性, 更适合于明火加热
d、 吸热性――亮黑色表面
e、 耐蚀性好
f、 绝缘性好
( 3) 硬质氧化的工艺流程
工件→装挂→脱脂→水洗→水洗→中和→水洗→水洗→氧化→水洗→纯水洗→封闭→纯水洗→热水洗→下挂
( 4) 工艺条件
a、 脱脂:
Na2CO3: 40～50g/l
408脱脂剂: 20g/l
温度: 50～60℃
时间: 砂光产品是90～100秒
其它产品是180～200秒
b、 中和:
目的: 除掉工件表面的碱、 挂灰和活化表面
HNO3: 5～15%
温度: 常温
时间: 5～10秒
c、 硬质氧化
1) 氧化膜的生成过程( 一边生长一边溶解)
第1阶段: 通电瞬间, 迅速形成致密无孔的阻挡层, 厚度1200Å
第2阶段: 体积膨胀, 电流分布不均, 溶解速度不同, 形成孔穴
第3阶段: 孔穴加深成孔隙, 多孔层不断增厚, 阻挡层厚度不变
第4阶段: 电压急剧上升, 当电压升到一定时发生电火花击穿, 导致氧化膜破坏
2) 氧化膜的结构
由阻挡层和多孔层组成; 多孔层由许多六角柱的氧化物膜胞组成; 每个膜胞的中心有一个星形小孔, 形似蜂窝状结构
3) 硬质氧化工艺
H2SO4: 200～250g/l
电流密度: 2.0～4.0A/dm2
温度: -5～7℃
终止电压: 60～100V
时间: 30～80min
4) 成分和工艺参数的影响
溶液浓度: 浓度低时膜层硬度高、 速度慢, 含铜高的铝合金不宜用低浓度氧化, 易烧毁工件。
有机酸: 加入适量的有机酸如草酸、 乳酸、 萍果酸等, 可提高氧化温度, 节约能源, 降低成本。
温度: 温度对膜层的硬度和耐磨性影响很大。一般来说低温氧化硬度高、 耐磨性好, 但温度过低膜脆性大、 成膜慢。
电流密度: 提高电流密度则膜层生长速度加快, 氧化时间缩短, 膜硬度提高、 耐磨性好。但电流密度太大时应发热量大膜层硬度反而下降。
合金成分: 铝-铜、 铝-硅、 铝-锰合金硬质氧化比较困难。当合金中铜含量大于5%或硅含量大于7.5%时, 不宜用直流氧化, 而要用交直流叠加方法。
铝离子: 铝离子过低膜层耐蚀、 耐磨性差, 易烧工件。铝离子过高导致游离流酸降低, 电阻增大, 电压快速上升, 电耗增大, 一般铝离子控制在2～12g/l。

2. 自然发色氧化
( 1) 自然发色氧化膜特点
a、 耐蚀性好( 硫酸氧化, 铬酸氧化)
b、 氧化膜透明, 吸附能力好, 能够染色( 硫酸氧化)
c、 绝缘性好( 草酸氧化)
d、 胶接性好( 磷酸氧化)
( 2) 自然发色氧化工艺流程
工件→装挂→脱脂→水洗→水洗→中和→釉化→水洗→水洗→一次氧