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冲压工艺方案确定

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2020年4月19日
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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，因此实际中一般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，能够经过落料、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为改进冲压变形条件，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，达到改进冲压变形 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，能够先冲孔再弯曲；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8-2    级进冲压工序组合方式

⑦如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域相互不发生作用时，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确定。如图8-7的消声器经过第三次拉深后要在底部冲孔、翻边，凸缘部分修边和外缘翻边。虽然在底部和凸缘部分成形，相互不发生作用，可是考虑到压料方便，因此先内缘翻边，后凸缘翻边，最后冲出四个槽。
⑧附加的整形工序校平工序，应安排在基本成形之后。
（4）工序的组合 对于多工序加工的冲压件，制定工艺方案时，必须考虑是否采取组合工序，工序组合的程度如何，怎样组合，这些问题的解决取决于冲压件的生产批量、尺寸大小、精度等级以及制模水平与设备能力等。一般而言，厚料、小批量、大尺寸、低精度的零件宜单工序生产，用单工序模；薄料、大批量、小尺寸、精度不高的零件宜工序组合，采用级进模；精度高的零件，采用复合模；另外，对于尺寸过大或过小的零件在小批量生产的情况下，也宜将工序组合，采用复合模。
图8-8   底部孔径大的拉深件
 工序组合时应注意几个问题：
工序组合后应保证冲出形状尺寸及精度均符合要求的产品。如图8-8所示的拉深件，当上部孔径较大孔边距筒壁很近，将落料、拉深、冲孔组合为复合工序冲压，不能保证冲孔尺寸。但当冲孔直径小孔边距筒壁距离较大，可将落料、拉深、冲孔组合为复合工序冲压。
工序组合后应保证有足够的强度。如孔边距较小的冲孔落料复合和浅拉深件的落料拉深复合，受到凸凹模壁厚限制；落料、冲孔、翻边的复合，受到模具
强度限制。
另外，工序组合应与冲压设备条件相适应，应不致于给模具制造和维修带来困难。工序组合的数量不宜太多，对于复合模，一般为2～3各工序，最多4个工序，级进模，工序数可多些。
具体工序组合方式见表8-1和8-2。

                    图8-9  出气阀罩盖的冲压工艺