材料成型工艺设计全套教学教程整本书电子教案.pptx

1.1 1.1 材料材料材料材料成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺设计基本问题设计基本问题设计基本问题设计基本问题1.1.11.1.1材料材料材料材料成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺设计的任务设计的任务设计的任务设计的任务（1）合理）合理选择成形方法并安排好工艺路线，是保证产品质量、并达到技术经济指标要求的重要依据选择成形方法并安排好工艺路线，是保证产品质量、并达到技术经济指标要求的重要依据。（2）通常将设计成品和半成品的制造工艺规程称为毛坯成形工艺设计）通常将设计成品和半成品的制造工艺规程称为毛坯成形工艺设计。（3）材料成形工艺设计的核心任务就是根据材料成形工艺设计要求制订合理的工艺制度，计算正确的工艺参）材料成形工艺设计的核心任务就是根据材料成形工艺设计要求制订合理的工艺制度，计算正确的工艺参数，从而制造出满足要求的产品。这一过程是繁琐而复杂的，需要设计工作者秉承认真负责的工作态度，利数，从而制造出满足要求的产品。这一过程是繁琐而复杂的，需要设计工作者秉承认真负责的工作态度，利用各类辅助设计工具，准确高效的完成设计任务。用各类辅助设计工具，准确高效的完成设计任务。1 1 材料材料材料材料成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺设计概述设计概述设计概述设计概述1.1.2 材料材料成型工艺成型工艺设计的原则设计的原则（1）使用性原则）使用性原则材料的使用性是指机械零件或构件在正常工作情况下材料应具备的性能。满足材料的使用要求是保证产品完成规定功材料的使用性是指机械零件或构件在正常工作情况下材料应具备的性能。满足材料的使用要求是保证产品完成规定功能的必要条件，是材料成形工艺设计应主要考虑的问题能的必要条件，是材料成形工艺设计应主要考虑的问题。（2）工艺性原则）工艺性原则材料的工艺性是指材料适应某种加工的性能。有些材料如果仅从产品的使用性能要求来看是完全合适的，但无法加工材料的工艺性是指材料适应某种加工的性能。有些材料如果仅从产品的使用性能要求来看是完全合适的，但无法加工制造或加工制造很困难，成本很高，这些都属于工艺性不好。因此工艺性的好坏，对产品成形的难易程度、生产效率、制造或加工制造很困难，成本很高，这些都属于工艺性不好。因此工艺性的好坏，对产品成形的难易程度、生产效率、生产成本等方面起着十分重要的作用。生产成本等方面起着十分重要的作用。（3）经济性原则）经济性原则经济性原则一般指应使产品的生产和使用的总成本降至最低，经济效益最高。总成本包括材料价格，成品率、加工费经济性原则一般指应使产品的生产和使用的总成本降至最低，经济效益最高。总成本包括材料价格，成品率、加工费用、加工过程中材料的利用率、回收率，寿命以及材料的货源、供应、保管等综合因素用、加工过程中材料的利用率、回收率，寿命以及材料的货源、供应、保管等综合因素。1.1.3材料材料成型工艺成型工艺设计的要求设计的要求在材料成形工艺设计各环节的完成过程中，设计工作者最好具有以下能力：在材料成形工艺设计各环节的完成过程中，设计工作者最好具有以下能力：（1）运用所学知识对材料成形工艺技术问题进行综合、分析、归纳和论证的能力；）运用所学知识对材料成形工艺技术问题进行综合、分析、归纳和论证的能力；（2）对材料成形工艺技术问题进行设计和计算的能力；）对材料成形工艺技术问题进行设计和计算的能力；（3）编写技术报告和设计说明书的能力，利用工程图纸表达设计思想和绘制工程技术图纸的能力；）编写技术报告和设计说明书的能力，利用工程图纸表达设计思想和绘制工程技术图纸的能力；（4）查找和阅读国内外技术资料的能力；）查找和阅读国内外技术资料的能力；（5）良好的组织管理能力、较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力。）良好的组织管理能力、较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力。1.2 1.2 材料材料材料材料成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺设计的主要方法设计的主要方法设计的主要方法设计的主要方法1.2.1 经验经验设计设计（1）随着）随着生产的发展，产品逐渐复杂起来，对产品的需求量也开始增大，单个手工艺人的经验或其头脑中自己的构生产的发展，产品逐渐复杂起来，对产品的需求量也开始增大，单个手工艺人的经验或其头脑中自己的构思已难以满足这些要求：到了思已难以满足这些要求：到了17世纪，数学和力学得到了很大发展并建立了密切联系，人们开始运用经验公式来解世纪，数学和力学得到了很大发展并建立了密切联系，人们开始运用经验公式来解决设计中的一些问题，并开始按图纸进行制造，如早在决设计中的一些问题，并开始按图纸进行制造，如早在1670年就出现了有关大海船的设计图纸。图纸的出现，既可年就出现了有关大海船的设计图纸。图纸的出现，既可使具有丰富经验的手工艺人通过图纸将其经验或构思记录下来，传于他人，便于用图纸对产品进行分析、改进和提使具有丰富经验的手工艺人通过图纸将其经验或构思记录下来，传于他人，便于用图纸对产品进行分析、改进和提高，推动设计工作向前发展；还可满足更多的人同时参加同一产品的生产活动，满足社会对产品的需求及生产率的高，推动设计工作向前发展；还可满足更多的人同时参加同一产品的生产活动，满足社会对产品的需求及生产率的要求。因此利用图纸进行设计，使人类设计活动由自发设计阶段发展到经验设计阶段。要求。因此利用图纸进行设计，使人类设计活动由自发设计阶段发展到经验设计阶段。（2）工艺）工艺设计是一项针对性、经验性非常强的工作，工艺知识本身具有经验性、模糊性、不确定性，工艺设计中的设计是一项针对性、经验性非常强的工作，工艺知识本身具有经验性、模糊性、不确定性，工艺设计中的毛坯选择、加工方法选择、机床选择、夹具选择、刀量具选择、确定切削用量等工作都和企业资源、工艺经验和工毛坯选择、加工方法选择、机床选择、夹具选择、刀量具选择、确定切削用量等工作都和企业资源、工艺经验和工艺习惯等紧密相关，一个实用的工艺设计必须包含企业前期积累的工艺经验艺习惯等紧密相关，一个实用的工艺设计必须包含企业前期积累的工艺经验。（3）但）但从总体上看，由于实际情况的复杂性，在成形工艺设计计算中所用的数学公式仍是一些经验公式，对一些不从总体上看，由于实际情况的复杂性，在成形工艺设计计算中所用的数学公式仍是一些经验公式，对一些不确定的因素，只能用依靠经验确定的系数来考虑。这时，设计过程仍是建立在经验与技巧能力的积累之上。人们依确定的因素，只能用依靠经验确定的系数来考虑。这时，设计过程仍是建立在经验与技巧能力的积累之上。人们依赖通过实践积累起来的丰富经验，作为设计计算和类比的主要依据；将现成产品作为参考，经过多次设计试制的反赖通过实践积累起来的丰富经验，作为设计计算和类比的主要依据；将现成产品作为参考，经过多次设计试制的反复、循环，再最后定型投入生产。它虽然较自发设计前进了一步，但周期仍长，质量也不易保证。复、循环，再最后定型投入生产。它虽然较自发设计前进了一步，但周期仍长，质量也不易保证。1.2.2半理论半经验设计半理论半经验设计（1）20世纪初以来，由于试验技术与测试手段的迅速发展和应用，人们把对产品采用局部试验、模拟试验等作为设世纪初以来，由于试验技术与测试手段的迅速发展和应用，人们把对产品采用局部试验、模拟试验等作为设计辅助手段。通过中间试验取得较可靠的数据，选择较合适的结构，从而缩短了试制周期，提高了设计可靠件。这个计辅助手段。通过中间试验取得较可靠的数据，选择较合适的结构，从而缩短了试制周期，提高了设计可靠件。这个阶段称为半理论半经验设计阶段，又称中间试验辅助设计阶段。阶段称为半理论半经验设计阶段，又称中间试验辅助设计阶段。（2）这个）这个阶段的突出进展体现在三个方面：第一，加强设计基础理论和各种专业知识设计机理的研究，如材料应力阶段的突出进展体现在三个方面：第一，加强设计基础理论和各种专业知识设计机理的研究，如材料应力应变、摩擦磨损理论。零件失效与寿命的研究等，从而为设计提供了大量信息，如包含大量设计数据的图标（图册）应变、摩擦磨损理论。零件失效与寿命的研究等，从而为设计提供了大量信息，如包含大量设计数据的图标（图册）和设计手册等；第二，加强关键零件的设计研究，特别是加强了关键零部件的模拟试验，大大提高了设计速度和成功和设计手册等；第二，加强关键零件的设计研究，特别是加强了关键零部件的模拟试验，大大提高了设计速度和成功率；第三，加强率；第三，加强“三化三化”，即零件标准化、部件通用化、产品系列化的研究。，即零件标准化、部件通用化、产品系列化的研究。（3）半）半理论半经验阶段由于加强了设计理论和方法的研究，与经验设计阶段相比，大大减少了设计的盲目性、有效理论半经验阶段由于加强了设计理论和方法的研究，与经验设计阶段相比，大大减少了设计的盲目性、有效地提高了设计效率，降低了设计成本。至今，这种设计方法仍被广泛沿用。地提高了设计效率，降低了设计成本。至今，这种设计方法仍被广泛沿用。1.2.3现代设计法现代设计法（1）现代）现代设计法是传统设计活动的延伸和发展，是一门新兴的多元交叉学科，是以设计产品为目标的一个只是群设计法是传统设计活动的延伸和发展，是一门新兴的多元交叉学科，是以设计产品为目标的一个只是群体的总称。目前，现代设计并没有明确的定义。体的总称。目前，现代设计并没有明确的定义。60年代以后设计领域出现的一系列新兴理论和方法统称为现代设计年代以后设计领域出现的一系列新兴理论和方法统称为现代设计。目前现代设计所指的新兴理论和方法主要是指设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算。目前现代设计所指的新兴理论和方法主要是指设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元计算方法、工程遗传算法、智能工程、价值工程、并行工程、模块化设计、相似形设计、机辅助设计、人工神经元计算方法、工程遗传算法、智能工程、价值工程、并行工程、模块化设计、相似形设计、人机工程等人机工程等。（2）计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻地影响着设计开发过程、制造过程，并改变着产品的结构和功能；）计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻地影响着设计开发过程、制造过程，并改变着产品的结构和功能；现代化的通讯技术改变了企业生产的组织模式。全人类为生存更加强调可持续发展的理念及对生态环境方面的关注，现代化的通讯技术改变了企业生产的组织模式。全人类为生存更加强调可持续发展的理念及对生态环境方面的关注，要求生产过程和消费过程中更加注意生态和环境方面的相容性和有善性。要求生产过程和消费过程中更加注意生态和环境方面的相容性和有善性。1.3 1.3 材料材料材料材料成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺设计的进展设计的进展设计的进展设计的进展（1 1）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程、模糊变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素）等的数包括随机变量、随机过程、模糊变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素）等的数包括随机变量、随机过程、模糊变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素）等的数包括随机变量、随机过程、模糊变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素）等的数学描述和数学建模。学描述和数学建模。学描述和数学建模。学描述和数学建模。（2 2）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据信息的获取与处理技术、智能习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据信息的获取与处理技术、智能习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据信息的获取与处理技术、智能习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据信息的获取与处理技术、智能CADCAD人工神经网络专家人工神经网络专家人工神经网络专家人工神经网络专家系统的模型和应用软件等。系统的模型和应用软件等。系统的模型和应用软件等。系统的模型和应用软件等。（3 3）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。（4 4）虚拟设计和仿真模拟试验，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行）虚拟设计和仿真模拟试验，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行）虚拟设计和仿真模拟试验，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行）虚拟设计和仿真模拟试验，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行技术、技术、技术、技术、人机工程、人机工程、人机工程、人机工程、材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究。（5 5）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究。如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究。如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究。如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究。如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设计等。计等。计等。计等。（6 6）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。基础性设计研究，如动态设计、疲劳设计、防断裂设计、）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。基础性设计研究，如动态设计、疲劳设计、防断裂设计、）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。基础性设计研究，如动态设计、疲劳设计、防断裂设计、）注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。基础性设计研究，如动态设计、疲劳设计、防断裂设计、减摩和耐磨设计、防腐蚀性设计及运动学、动力学、动力学、传动技术、弹塑性理论等，是许多现代设计技术的知识减摩和耐磨设计、防腐蚀性设计及运动学、动力学、动力学、传动技术、弹塑性理论等，是许多现代设计技术的知识减摩和耐磨设计、防腐蚀性设计及运动学、动力学、动力学、传动技术、弹塑性理论等，是许多现代设计技术的知识减摩和耐磨设计、防腐蚀性设计及运动学、动力学、动力学、传动技术、弹塑性理论等，是许多现代设计技术的知识源泉和数学建模的理论基础源泉和数学建模的理论基础源泉和数学建模的理论基础源泉和数学建模的理论基础。（4 4）材料制备、成形加工及处理的一体化技术。）材料制备、成形加工及处理的一体化技术。）材料制备、成形加工及处理的一体化技术。）材料制备、成形加工及处理的一体化技术。该技术将材料制备过程、零件成形及处理过程集成，如在制备高强耐磨材料的同时，将其成形加工成所需要的形状和尺寸，从而有效地调和材料使用需求和成形需求之间的矛盾。（5 5）微成形技术。）微成形技术。）微成形技术。）微成形技术。微成形一般指的是至少两个尺寸达到亚微米级别零件或者结构件的成形技术。有固态和液态微成形两大类，包括固态体积微成形技术，如模锻、挤压、压印等；固态板料微成形，包括拉伸、冲裁、胀形等；以及流体微成形，包括塑料注射成形、金属和陶瓷粉末注射成铸造等。目前工业上应用比较普遍的是500nm500m范围内的微成形，纳米级的成形停留在原子水平上的研究，工业应用尚需进一步开展工作。（6 6）绿色制造技术。）绿色制造技术。）绿色制造技术。）绿色制造技术。美国在展望制造业前景时，进一步把“精确成形工艺”发展为“无废弃物成形加工技术”。所谓“无废弃物加工”的新一代制造技术是指加工过程中不产生废弃物；或产生的废弃物能被整个制造过程中作为原料而利用，并在下一个流程中不再产生废弃物。由于无废物加工减少了废料、污染和能量消耗，并对环境有利。日本铸造工厂最近提出了3R的环境保护新概念，即：减少废弃物（Reduce)、重用（Reuse）及回用（Recycling），突出了先进材料成形工艺中对绿色制造的要求。2 2 铸造工艺设计铸造工艺设计铸造工艺设计铸造工艺设计根据铸件批量的大小、生产要求和生产条件等因素的不同，铸造工艺设计会有不同的内容。一般包括铸造工艺图、铸件（毛坯）图、铸型装备图（合型图）、工艺卡及操作工艺规程等。同时，铸造工艺设计也包括铸造工艺装备的设计，包括模样图、模板图、芯盒图、砂箱图、压铁图、专用量具图和样板图、组合下芯夹具图等。铸造工艺设计步骤为：（1）零件的技术条件和结构工艺性分析；（2）选择铸造和造型方法；（3）确定浇注位置和分型面；（4）选择工艺参数；（5）设计浇冒口和冷铁；（6）砂芯设计；（7）在完成铸造工艺图的基础上画出铸件图；（8）完成砂箱设计后画出铸型装配图；（9）综合整个设计内容编制铸造工艺卡。u铸造工艺设计涉及零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种零件本身工艺设计，浇注系统的设计，补缩系统的设计，出气孔的设计，激冷系统的设计，特种铸造工艺设计铸造工艺设计铸造工艺设计铸造工艺设计等内容。u零件本身工艺设计涉及到零件的加工余量，浇注位置、分型面的选择，铸造工艺参数的选择，尺寸公差，收缩率，起模斜度，补正量，分型负数等的设计。u浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，比如：浇不足、冷隔、冲砂、夹渣、夹杂、夹砂等等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型的选择、内浇口位置的选择及浇注系统各组元截面尺寸的确定。此外，浇注系统的选择也非常重要，那么怎样才能选择正确的浇注系统呢？u对于机械化流水线、大批量生产，为了方便生产并有利于保证铸件的质量，内浇道一般设置在铸型的分型面处，根据该铸件毛坯的浇注位置及分型面的选择，将内浇道开设在铸型的分型面处是属于中间注入式浇注系统。液态金属在浇注过程中难免会包含有一定的熔渣，为了提高浇注系统的挡渣能力，适合于采用封闭式浇注系统。在铸造工艺中，铸造工艺的设计对铸造产品的质量影响很大，但是浇注系统的选择方法的选择也不容忽视。u补缩系统的设计是合理的设计冒口和补贴，以补偿铸件在凝固过程中产生的液态和凝固态的体收缩，以获得健全的铸件的一项工程技术。u出气孔用于排出型腔内的气体，改善金属液填充能力，排除先填充到型腔的过冷金属液和浮渣，还可作为观察型腔是否浇满的的标志。1 1）铸造铸造铸造铸造工艺工艺工艺工艺设计设计设计设计内容内容内容内容2 2）铸造工艺装备的设计铸造工艺装备的设计铸造工艺装备的设计铸造工艺装备的设计铸造工艺装备是造型、制芯、合箱及浇注过程中使用的模具和装备的总称，简称工装。包括模样，模板，模底框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板、砂芯休整模具、套箱、压铁、组芯及下芯夹具、量具及检验样板等。铸造工装设计是铸造生产中的重要工作之一，对保证铸件质量，提高劳动生产率，减轻劳动强度起很大作用。工装设计的主要依据是铸件生产批量、铸造工艺图和铸件图，还要参考所用的造型和制芯机械的规格、参数以及有关的技术标准，考虑模具车间的生产能力等。设计的工艺装备既要满足工艺要求，又要便于加工制造。生产中使用着各式各样的工装，从使用角度看虽有不同的要求，但从结构设计角度却有很多相同之处。3 3 锻造工艺设计锻造工艺设计锻造工艺设计锻造工艺设计在锻造生产中，自由锻的生产过程是按照一定的工艺规程，将坯料逐步锻成符合技术要求的锻件。自由锻工艺规程的制订原则是从现有生产条件、设备能力和技术水平的实际情况出发，力求技术上先进，经济上合理。通常，自由锻工艺规程包括以下内容：（1）自由锻件图的绘制；（2）坯料质量和尺寸的确定；（3）下料方法的确定；（4）锻造温度范围的确定；（5）锻造加热规范的制订；（6）变形工艺过程的制订；（7）自由锻设备吨位的选定；（8）锻后冷却规范的制订；（9）锻件热处理规范的制订；（10）锻件的技术条件和检验要求的提出；（11）工艺卡片的填写。模模锻工工艺设计 模锻工艺设计是对具体的模锻零件，根据本单位的生产条件，制订出一种技术上可行、经济上合理的模锻压工艺。其设计需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有：(1)模锻方法的选择；(2)模锻件图的绘制；(3)模锻工序及其他工序的确定；(4)坯料尺寸的计算；(5)模锻设备的选择；(6)模膛与锻模结构设计；(7)编写工艺文件。4 4 冲压冲压冲压冲压工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计 冲压工艺设计是对具体的冲压零件，根据本单位的生产条件，制订出一种技术上可行、经济上合理的冲压工艺。其设计需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有冲压件工艺分析、冲压工艺方案制定与工艺计算、选择模具结构型式、选择冲压设备、编写工艺文件等。（1 1）冲压件的工艺性分析）冲压件的工艺性分析）冲压件的工艺性分析）冲压件的工艺性分析n冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。冲压件的工艺性好坏，直接影响到加工的难易程度。工艺性差的冲压件，材料损耗和废品率会大量增加，甚至于无法正常生产出合格的产品。n产品零件图是编制和分析冲压工艺方案的重要依据。首先可以根据产品的零件图纸，分析研究冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求以及所用材料的机械性能、冲压成形性能和使用性能等对冲压加工难易程度的影响，分析产生回弹、畸变、翘曲、歪扭、偏移等质量问题的可能性。特别要注意零件的极限尺寸（如最小孔间距和孔边距、窄槽的最小宽度、冲孔最小尺寸、最小弯曲半径、最小拉深圆角半径）以及尺寸公差、设计基准等是否适合冲压工艺的要求。若发现冲压件的工艺性很差，则应会同产品的设计人员协商，提出建议。在不影响产品使用要求的前提下，对产品图纸作出适合冲压工艺性的修改。（2 2）确定冲压件的成形工艺方案）确定冲压件的成形工艺方案）确定冲压件的成形工艺方案）确定冲压件的成形工艺方案 在冲压工艺性分析的基础上，再根据产品图纸，进行必要的工艺计算（如坯料尺寸、拉深次数等），以及分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式，提出各种可能的冲压工艺方案。然后，通过对产品质量、生产效率、设备条件、模具制造和寿命等方面的综合分析与比较，确定一个技术经济性最佳的工艺方案。因此，确定冲压工艺方案时需要考虑的问题，其主要内容如下：1）冲压件的工序性质）冲压件的工序性质 冲压件的工序性质是指该零件所需的冲压工序种类。冲裁、弯曲、拉深、翻边、胀形等是常见的冲压工序，各有其不同的性质、特点和用途。设计冲压工艺时，可以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等，合理地选择这些工序。2）冲压）冲压次数和冲压顺序次数和冲压顺序 冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数。对于拉深件，可根据它的形状和尺寸，以及板料许可的变形程度，计算出拉深次数；弯曲件或冲裁件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸以及极限变形程度来确定。冲压件各工序的先后顺序主要根据各工序的变形特点和质量要求等安排，其次要考虑到操作方便、毛坯定位可靠、模具简单等。（3 3）确定冲压模具的结构形式）确定冲压模具的结构形式）确定冲压模具的结构形式）确定冲压模具的结构形式 根据已确定的冲压工艺方案，综合考虑冲压件的质量要求、生产批量大小、冲压加工成本以及冲压设备情况、模具制造能力等生产条件后，选择模具类型，最终确定是采用单工序模，还是复合模或级进模。确定模具的具体结构型式，绘出模具工作不分动作原理图。（4 4）选择冲压设备）选择冲压设备）选择冲压设备）选择冲压设备冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率及成本等一系列重要问题。设备选择主要包括设备类型和规格两个方面的选择。设备类型的选择主要取决于冲压的工艺要求和生产批量。在设备类型选定之后，应进一步根据冲压工艺力(包括卸料力、压料力等)，变形功、模具闭合高度和模板平面轮廓尺寸等确定设备规格。设备规格主要是指压力机的公称压力、滑块行程、装模高度、工作台面尺寸及滑块模柄孔尺寸等技术参数。设备规格的选择与模具设计关系密切，必须使所设计的模具与所选设备的规格相适应。（5 5）冲压工艺文件的编写）冲压工艺文件的编写）冲压工艺文件的编写）冲压工艺文件的编写l冲压工艺文件一般以工艺过程卡的形式表示，它综合地表达了冲压工艺设计的具体内容，包括工序序号、工序名称或工序说明、加工工序草图（半成品形状和尺寸）、模具的结构形式和种类、选定的冲压设备、工序检验要求、工时定额、板料的规格性能以及毛坯的形状尺寸等等。l冲压件的批量生产中，冲压工艺过程卡是指导生产正常进行的重要技术文件，起着生产的组织管理、调度、工序间的协调以及工时定额核算等作用。工艺卡片尚未有统一的格式，一般按照既简明扼要又有利于生产管理的原则进行制订。孔型设计的基本知识 认识孔型认识孔型认识孔型认识孔型开口孔，辊缝在孔型周边上开口孔，辊缝在孔型周边上开口孔，辊缝在孔型周边上开口孔，辊缝在孔型周边上闭口孔，辊缝在孔型周边外闭口孔，辊缝在孔型周边外闭口孔，辊缝在孔型周边外闭口孔，辊缝在孔型周边外半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部半闭口孔，控制孔用，辊缝靠近底部或顶部开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大开坯孔型，（延伸，粗轧，压缩）高温大压下，缩小断面，形状变化不大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大毛轧孔，（荒轧，造型，成型）断面雏形，不均匀变形大精轧孔，（预轧，成前）精轧孔，（预轧，成前）精轧孔，（预轧，成前）精轧孔，（预轧，成前）3 35 5个孔，调整尺寸个孔，调整尺寸个孔，调整尺寸个孔，调整尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸成品孔，最后轧出，获得技术要求的热尺寸孔型分类孔型分类孔型分类孔型分类按按按按用用用用途途途途按按按按配配配配置置置置型型型型材材材材轧轧轧轧制制制制是是是是在在在在带带带带有有有有轧轧轧轧槽槽槽槽的的的的环环环环形形形形凹凹凹凹槽槽槽槽或或或或凸凸凸凸缘缘缘缘的的的的轧轧轧轧辊辊辊辊上上上上轧轧轧轧制制制制出出出出来来来来的的的的。由两个或多个轧辊的轧槽所构成的断面轮廓称之为孔型。由两个或多个轧辊的轧槽所构成的断面轮廓称之为孔型。由两个或多个轧辊的轧槽所构成的断面轮廓称之为孔型。由两个或多个轧辊的轧槽所构成的断面轮廓称之为孔型。孔型的组成及各部分的作用孔型的组成及各部分的作用孔型的组成及各部分的作用孔型的组成及各部分的作用6 轧制工艺设计轧制工艺设计6.16.1型钢轧制工艺设计型钢轧制工艺设计孔型设计：孔型设计：孔型设计：孔型设计：钢锭或坯料在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所钢锭或坯料在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所需断面尺寸、形状、性能的产品而进行的一系列设计计算工作。需断面尺寸、形状、性能的产品而进行的一系列设计计算工作。涵盖了型钢轧制的主要过程参数，生产中调整余地小。断面孔型设计 轧辊辅件设计 轧辊孔型设计 根据原料、成品、性能要求，选择孔型系统，计算出道次、变形量、孔型形状和尺寸，作出孔型图 根据孔型图，在轧辊上分配道次、在轧辊上的位置、状态，保证轧制顺利，高产，必要的强度校核 导卫、围盘、翻钢装置、检查样板，防止出现偏心、缠辊等 主要内容孔型设计的内容与要求孔型设计的内容(1)(1)(1)(1)断面孔型设计断面孔型设计断面孔型设计断面孔型设计根根根根据据据据原原原原料料料料与与与与成成成成品品品品的的的的断断断断面面面面形形形形状状状状、尺尺尺尺寸寸寸寸及及及及其其其其性性性性能能能能的的的的要要要要求求求求，确确确确定定定定出出出出轧轧轧轧件件件件的的的的变变变变形形形形方方方方式式式式、所所所所需需需需道道道道次次次次数数数数和和和和各各各各道道道道次的变形量以及为完成此变形过程所需要的孔型形状和尺寸。次的变形量以及为完成此变形过程所需要的孔型形状和尺寸。次的变形量以及为完成此变形过程所需要的孔型形状和尺寸。次的变形量以及为完成此变形过程所需要的孔型形状和尺寸。(2)(2)(2)(2)轧辊孔型设计轧辊孔型设计轧辊孔型设计轧辊孔型设计这这这这一一一一过过过过程程程程即即即即孔孔孔孔型型型型配配配配置置置置，是是是是根根根根据据据据断断断断面面面面孔孔孔孔型型型型设设设设计计计计的的的的结结结结果果果果，确确确确定定定定孔孔孔孔型型型型在在在在每每每每个个个个机机机机架架架架上上上上的的的的配配配配置置置置方方方方式式式式，从从从从而而而而保保保保证证证证轧轧轧轧件件件件能能能能正正正正常常常常轧轧轧轧制制制制。既既既既要要要要保保保保证证证证能能能能顺顺顺顺利利利利轧轧轧轧制制制制和和和和操操操操作作作作方方方方便便便便，还还还还要要要要保保保保证证证证轧轧轧轧辊辊辊辊满满满满足足足足其其其其强强强强度度度度条条条条件件件件、具具具具有有有有较较较较短短短短的轧制节奏，以获得较高的产量和较高的产品质量。的轧制节奏，以获得较高的产量和较高的产品质量。的轧制节奏，以获得较高的产量和较高的产品质量。的轧制节奏，以获得较高的产量和较高的产品质量。(3)(3)(3)(3)轧辊辅件设计轧辊辅件设计轧辊辅件设计轧辊辅件设计这这这这一一一一过过过过程程程程即即即即导导导导卫卫卫卫或或或或诱诱诱诱导导导导装装装装置置置置的的的的设设设设计计计计，导导导导卫卫卫卫或或或或诱诱诱诱导导导导装装装装置置置置应应应应保保保保证证证证轧轧轧轧件件件件能能能能按按按按照照照照要要要要求求求求的的的的状状状状态态态态和和和和位位位位置置置置进进进进、出出出出孔型，或使轧件在孔型以外发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。孔型，或使轧件在孔型以外发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。孔型，或使轧件在孔型以外发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。孔型，或使轧件在孔型以外发生一定的变形，或对轧件起矫正或翻转作用等。孔型设计的要求(1)(1)(1)(1)保证产品质量符合技术标准和用户要求。这主要包括断面形状正确、尺寸公差合格、表面光滑、机保证产品质量符合技术标准和用户要求。这主要包括断面形状正确、尺寸公差合格、表面光滑、机保证产品质量符合技术标准和用户要求。这主要包括断面形状正确、尺寸公差合格、表面光滑、机保证产品质量符合技术标准和用户要求。这主要包括断面形状正确、尺寸公差合格、表面光滑、机械性能合乎要求。械性能合乎要求。械性能合乎要求。械性能合乎要求。(2)(2)(2)(2)生产成本低。为降低生产成本，须使金属消耗及轧辊和电能消耗最少，各项经济技术指标先进。生产成本低。为降低生产成本，须使金属消耗及轧辊和电能消耗最少，各项经济技术指标先进。生产成本低。为降低生产成本，须使金属消耗及轧辊和电能消耗最少，各项经济技术指标先进。生产成本低。为降低生产成本，须使金属消耗及轧辊和电能消耗最少，各项经济技术指标先进。(3)(3)(3)(3)轧机有较高的生产效率。应使轧制过程易于实现自动化、机械化，便于调整和操作，使轧机具有最轧机有较高的生产效率。应使轧制过程易于实现自动化、机械化，便于调整和操作，使轧机具有最轧机有较高的生产效率。应使轧制过程易于实现自动化、机械化，便于调整和操作，使轧机具有最轧机有较高的生产效率。应使轧制过程易于实现自动化、机械化，便于调整和操作，使轧机具有最短的轧制节奏和较高的产量。短的轧制节奏和较高的产量。短的轧制节奏和较高的产量。短的轧制节奏和较高的产量。(4)(4)(4)(4)设计的孔型应符合生产车间的具体工艺及设备条件，充分考虑车间各主、辅设备的性能及其布置情设计的孔型应符合生产车间的具体工艺及设备条件，充分考虑车间各主、辅设备的性能及其布置情设计的孔型应符合生产车间的具体工艺及设备条件，充分考虑车间各主、辅设备的性能及其布置情设计的孔型应符合生产车间的具体工艺及设备条件，充分考虑车间各主、辅设备的性能及其布置情况。不能盲目地将其它车间使用的孔型，搬到某一车间去，这可能不适用。在孔型设计过程中，应理论况。不能盲目地将其它车间使用的孔型，搬到某一车间去，这可能不适用。在孔型设计过程中，应理论况。不能盲目地将其它车间使用的孔型，搬到某一车间去，这可能不适用。在孔型设计过程中，应理论况。不能盲目地将其它车间使用的孔型，搬到某一车间去，这可能不适用。在孔型设计过程中，应理论联系实际，在充分掌握车间设备工艺特点的基础上依据孔型的基本原则，做出正确的孔型设计。联系实际，在充分掌握车间设备工艺特点的基础上依据孔型的基本原则，做出正确的孔型设计。联系实际，在充分掌握车间设备工艺特点的基础上依据孔型的基本原则，做出正确的孔型设计。联系实际，在充分掌握车间设备工艺特点的基础上依据孔型的基本原则，做出正确的孔型设计。孔型设计的基本原则(1)(1)选择合理的孔型系统。选择合理的孔型系统是孔型设计的关键环节之一。孔型系统合理与否直选择合理的孔型系统。选择合理的孔型系统是孔型设计的关键环节之一。孔型系统合理与否直接影响到轧机的生产率、产品质量、各项消耗指标以及生产操作等。通常在设计新产品的孔型时，接影响到轧机的生产率、产品质量、各项消耗指标以及生产操作等。通常在设计新产品的孔型时，应根据轧件的变形规律，拟定出各种可能的孔型系统方案，通过充分的对比分析和论证，从中选应根据轧件的变形规律，拟定出各种可能的孔型系统方案，通过充分的对比分析和论证，从中选择合理的孔型系统。择合理的孔型系统。(2)(2)充分利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形尽量放在前几道次，然后顺轧制程序逐道减小充分利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形尽量放在前几道次，然后顺轧制程序逐道减小变形量，这样对轧制成形过程有利。变形量，这样对轧制成形过程有利。(3)(3)尽可能采用形状简单的孔型，专用孔型的数量要适当。尽可能采用形状简单的孔型，专用孔型的数量要适当。(4)(4)在多品种的型钢轧机上，多选用共用性好的孔型。在多品种的型钢轧机上，多选用共用性好的孔型。(5)(5)各机架间的道次数分配、翻钢及移钢次数和程序应合理。各机架间的道次数分配、翻钢及移钢