沖壓工藝規(guī)程編制的主要內(nèi)容和步驟

沖壓工藝規(guī)程是指導(dǎo)沖壓件生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)文件。編制沖壓工藝規(guī)程通常針對某一具體的沖壓零件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求以及生產(chǎn)批量，按照現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)能力，擬定出最為經(jīng)濟合理，技術(shù)上切實可行的生產(chǎn)工藝方案。方案包括模具結(jié)構(gòu)形式、使用設(shè)備、檢驗要求、工藝定額等內(nèi)容。
　　為了能編制出合理的沖壓工藝規(guī)程，不僅要求工藝設(shè)計人員本身應(yīng)具備豐富的沖壓工藝設(shè)計知識和沖壓實踐經(jīng)驗，而且還要在實際工作中，與產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計人員以及模具制造、沖壓生產(chǎn)人員緊密結(jié)合，及時采用先進經(jīng)驗和合理化建議，將其融會貫穿到工藝規(guī)程中。
　　沖壓工藝規(guī)程一經(jīng)確定，就以正式的沖壓工藝文件形式固定下來。沖壓工藝文件一般指沖壓工藝過程卡片，是模具設(shè)計以及指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)工藝過程的依據(jù)。沖壓工藝規(guī)程的編制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低損耗和成本，以及保證安全生產(chǎn)等具有重要的意義。沖壓工藝規(guī)程的制訂主要有以下步驟：
8.1.1 分析沖壓件的工藝性
　　沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即設(shè)計的沖壓件在結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差以及尺寸基準(zhǔn)等各方面是否符合沖壓加工的工藝要求。沖壓件的工藝性好壞，直接影響到?jīng)_壓加工的難易程度。工藝性差的沖壓件，材料損耗和廢品率會大量增加，甚至于無法設(shè)計出合理的模具，正常生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
　　產(chǎn)品零件圖是編制和分析沖壓工藝方案的重要依據(jù)。首先可以根據(jù)產(chǎn)品的零件圖紙，分析研究沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求以及所用材料的機械性能、沖壓成形性能、使用性能和對沖壓加工難易程度的影響；分析產(chǎn)生回彈、畸變、翹曲、歪扭、偏移等質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸（如最小孔間距和孔邊距、窄槽的最小寬度、沖孔最小尺寸、最小彎曲半徑、最小拉深圓角半徑）以及尺寸公差、設(shè)計基準(zhǔn)等是否適合沖壓工藝的要求。若發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性很差，則應(yīng)會同產(chǎn)品的設(shè)計人員協(xié)商，提出建議。在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對產(chǎn)品圖紙做出適合沖壓工藝性的修改。
8.1.2 確定沖壓件的成形工藝方案
      在對沖壓件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，擬定出幾套可能的沖壓工藝方案。通過對各種方案綜合分析和相對比較，從企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件出發(fā)，確定出經(jīng)濟上合理，技術(shù)上切實可行的最佳工藝方案。確定沖壓件的工藝方案時需要考慮沖壓工序的性質(zhì)、數(shù)量、順序、組合方式以及其它輔助工序的安排。
1.工序性質(zhì)的確定
　　工序性質(zhì)是指沖壓件所需的工序種類。如分離工序中的沖孔、落料、切邊；成形工序中的彎曲、翻邊、拉深等。工序性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度，同時需考慮工件的變形性質(zhì)和具體的生產(chǎn)技術(shù)條件。
　　在一般情況下，可以從工件圖上直觀地確定出沖壓工序的性質(zhì)。如平板狀零件的沖壓加工，通常采用沖孔、落料等沖裁工序。彎曲件的沖壓加工，常采用落料、彎曲工序。拉深件的沖壓加工，常采用落料、拉深、切邊等工序。
　　但在某些情況下，需要對工件圖進行計算、分析比較后才能確定其工序性質(zhì)。油封內(nèi)夾圈和油封外夾圈，兩個沖壓件的形狀類似，但高度不同，分別為8.5mm和13.5mm。經(jīng)計算分析，油封內(nèi)夾圈翻邊系數(shù)為0.83，可以采用落料沖孔復(fù)合和翻邊兩道沖壓工序完成。若油封外夾圈也采用同樣的沖壓工序，則因翻邊高度較大，翻邊系數(shù)超出了圓孔翻邊系數(shù)的允許值，一次翻邊成形難以保證工件質(zhì)量。因此考慮改用落料、拉深、沖孔和翻邊四道工序，利用拉深工序彌補一部分翻邊高度的不足。
2.工序數(shù)量的確定
　　工序數(shù)量是指沖壓件加工整個過程中所需要的工序數(shù)目（包括輔助工序數(shù)目）的總和。沖壓工序的數(shù)量主要根據(jù)工件幾何形狀的復(fù)雜程度、尺寸精度和材料性質(zhì)確定，在具體情況下還應(yīng)考慮生產(chǎn)批量、實際制造模具的能力、沖壓設(shè)備條件以及工藝穩(wěn)定性等多種因素的影響。在保證沖壓件質(zhì)量的前提下，為提高經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率，工序數(shù)量應(yīng)盡可能少些。
　　工序數(shù)量的確定，應(yīng)遵循以下原則：
（1）沖裁形狀簡單的工件，采用單工序模具完成。沖裁形狀復(fù)雜的工件，由于模具的結(jié)構(gòu)或強度受到限制，其內(nèi)外輪廓應(yīng)分成幾部分沖裁，需采用多道沖壓工序。對于平面度要求較高的工件，可在沖裁工序后再增加一道校平工序。
（2）彎曲件的工序數(shù)量主要取決于其結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜程度，根據(jù)彎曲角的數(shù)目、相對位置和彎曲方向而定。當(dāng)彎曲件的彎曲半徑小于允許值時，則在彎曲后應(yīng)增加一道整形工序。
（3）拉深件的工序數(shù)量與材料性質(zhì)、拉深高度、拉深階梯數(shù)以及拉深直徑、材料厚度等條件有關(guān)，需經(jīng)拉深工藝計算才能確定。當(dāng)拉深件圓角半徑較小或尺寸精度要求較高時，則需在拉深后增加一道整形工序。
（4）當(dāng)工件的斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高時，可以考慮在沖裁工序后再增加整修工序或者直接采用精密沖裁工序。
（5）工序數(shù)量的確定還應(yīng)符合企業(yè)現(xiàn)有制模能力和沖壓設(shè)備的狀況。制模能力應(yīng)能保證模具加工、裝配精度相應(yīng)提高的要求。否則只能增加工序數(shù)目。
（6）為了提高沖壓工藝的穩(wěn)定性有時需要增加工序數(shù)目，以保證沖壓件的質(zhì)量。例如彎曲件的附加定位工藝孔沖制、成形工藝中的增加變形減輕孔沖裁以轉(zhuǎn)移變形區(qū)等等。
3.工序順序的安排
    工序順序是指沖壓加工過程中各道工序進行的先后次序。沖壓工序的順序應(yīng)根據(jù)工件的形狀、尺寸精度要求、工序的性質(zhì)以及材料變形的規(guī)律進行安排。一般遵循以下原則：
（1）對于帶孔或有缺口的沖壓件，選用單工序模時，通常先落料再沖孔或缺口。選用級進模時，則落料安排為最后工序。
（2）如果工件上存在位置靠近、大小不一的兩個孔，則應(yīng)先沖大孔后沖小孔，以免大孔沖裁時的材料變形引起小孔的形變。
（3）對于帶孔的彎曲件，在一般情況下，可以先沖孔后彎曲，以簡化模具結(jié)構(gòu)。當(dāng)孔位位于彎曲變形區(qū)或接近變形區(qū)，以及孔與基準(zhǔn)面有較高要求時，則應(yīng)先彎曲后沖孔。
（4）對于帶孔的拉深件，一般先拉深后沖孔。當(dāng)孔的位置在工件底部、且孔的尺寸精度要求不高時，可以先沖孔再拉深，這樣有助于拉深變形，減少拉深次數(shù)。
（5）多角彎曲件應(yīng)從材料變形影響和彎曲時材料的偏移趨勢安排彎曲的順序，一般應(yīng)先彎外角后彎內(nèi)角。
（6）對于復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)體拉深件，一般先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的內(nèi)形。對于復(fù)雜的非旋轉(zhuǎn)體拉深尺寸的應(yīng)先拉深小尺寸的內(nèi)形，，后拉深大尺寸的外部形狀。
（7）整形工序、校平工序、切邊工序，應(yīng)安排在基本成形以后。
4.沖壓工序間半成品形狀與尺寸的確定
正確地確定沖壓工序間半成品形狀與尺寸可以提高沖壓件的質(zhì)量和精度，確定時應(yīng)注意下述幾點：
（1）對某些工序的半成品尺寸，應(yīng)根據(jù)該道工序的極限變形參數(shù)計算求得。如多次拉深時各道工序的半成品直徑、拉深件底部的翻邊預(yù)沖孔直徑等，都應(yīng)根據(jù)各自的極限拉深系數(shù)或極限翻邊系數(shù)計算確定。沖壓件出氣閥罩蓋的沖壓過程。該沖壓件需分六道工序進行，第一道工序為落料拉深，該道工序拉深后的半成品直徑Φ22㎜是根據(jù)極限拉深系數(shù)計算出來的結(jié)果。
（2）確定半成品尺寸時，應(yīng)保證已成形的部分在以后各道工序中不再產(chǎn)生任何變形，而待成形部分必須留有適當(dāng)?shù)牟牧嫌嗔�，以保證以后各道工序中形成工件相應(yīng)部分的需要。例如圖 8.1.2 中第二道工序為再次拉深，拉深直徑為Φ16.5毫米，該成形部分的形狀尺寸與工件相應(yīng)部分相同，所以在以后各道工序中必須保持不變。假如第二道工序中拉深底部為平底，而第三道工序成形凹坑直徑為Φ 5.8毫米，拉深系數(shù)（m=5.8/16.5=0.35）過小，周邊材料不能對成形部分進行補充，導(dǎo)致第三道工序無法正常成形。因此，只有按面積相等的計算原則 儲存必需的待成形材料，把半成品工件的底部拉深成球形，才能保證第三道工序成形凹坑時能順利進行。
（3） 半成品的過渡形狀，應(yīng)具有較強的抗失穩(wěn)能力。如圖 8.1.3 所示為第一道拉深后的半成品形狀，其底部不是一般的平底形狀，而做成外凸的曲面。在第二道工序反拉深時，當(dāng)半成品的曲面和凸模曲面逐漸貼合時，半成品底部所形成的曲面形狀具有較高的抗失穩(wěn)能力，從而有利于第二道拉深工序。
（4）確定半成品的過渡形狀與尺寸時，應(yīng)考慮其對工件質(zhì)量的影響。如多次拉深工序中，凸模的圓角半徑或?qū)捦咕夁吂ぜ�多次拉深時的凸模與凹模圓角半徑都不宜過小，否則會在成形后的零件表面殘留下經(jīng)圓角部位彎曲變薄的痕跡使表面質(zhì)量下降。
8.1.3 確定沖壓模具的結(jié)構(gòu)形式
　　在制訂沖壓工藝規(guī)程時，可以根據(jù)確定的沖壓工藝方案和沖壓件的生產(chǎn)批量、形狀特點、尺寸精度以及模具的制造能力、現(xiàn)有沖壓設(shè)備、操作安方便的要求，來選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。
　　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，按沖壓工序逐步來完成，以降低沖壓件生產(chǎn)成本。若生產(chǎn)批量很大。應(yīng)盡量考慮將幾道工序組合在一起的工序集中的方案，采用一副模具可以完成多道沖壓工序的復(fù)合�；蚣夁M模結(jié)構(gòu)。如圖 8.1.1 a 所示的油封內(nèi)夾圈零件，在大量生產(chǎn)時，可以把落料、沖孔、翻邊三個工序合并成一道工序，用一副復(fù)合模具沖壓完成。如果為小批量生產(chǎn)，則可分為三道工序或二道工序沖壓完成。
　　值得注意的是，在使用復(fù)合模完成類似零件的沖壓時，必須考慮復(fù)合模結(jié)構(gòu)中的凸凹模壁厚的強度問題。當(dāng)強度不夠時，應(yīng)根據(jù)實際情況改選級進模結(jié)構(gòu)或者考慮其它模具結(jié)構(gòu)。
　　級進模的連續(xù)沖壓可以完成沖裁、彎曲、拉深以及成形等多種性質(zhì)工序的組合加工，但是工位數(shù)越多，可能產(chǎn)生的累積誤差越大，對模具的制造精度和維修提出了較高的要求。
8.1.4 選擇沖壓設(shè)備
沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全以及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類型和規(guī)格參數(shù)兩個方面。
1.沖壓設(shè)備類型的選擇
主要根據(jù)所要完成的沖壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇沖壓設(shè)備的類型：
（1）對于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件的沖壓生產(chǎn)，常采用開式曲柄壓力機。雖然C形床身的開式壓力機剛度不夠好，沖壓力過大會引起床身變形導(dǎo)致沖模間隙分布不均，但是它具有三面敞開的空間，操作方便并且容易安裝機械化的附屬裝置和成本低廉的優(yōu)點。目前仍然是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設(shè)備
（2）對于大中型和精度要求高的沖壓件，多采用閉式曲柄壓力機。這類壓力機兩側(cè)封閉，剛度好、精度較高，但是操作不如開式壓力機方便。
（3）對于大型或較復(fù)雜的拉深件，常采用上傳動的閉式雙動拉深壓力機。對于中小型的拉深件（尤其是搪瓷制品、鋁制品的拉深件），常采用底傳動式的雙動拉深壓力機。閉式雙動拉深壓力機有兩個滑塊，壓邊用的外滑塊和拉深用的內(nèi)滑塊。壓邊力可靠、易調(diào)，模具結(jié)構(gòu)簡單，適合于大批量的生產(chǎn)。
（4）對于大批量生產(chǎn)的或形狀復(fù)雜、批量很大的中小型沖壓件，應(yīng)優(yōu)先選用自動高速壓力機或者多工位自動壓力機。
（5）對于批量小、材料厚沖壓件，常采用液壓機。液壓機的合模行程可調(diào)，尤其是施力行程較大的沖壓加工，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點，而且不會因為板料厚度超差而過載。但生產(chǎn)速度慢，效率較低。可以用于彎曲、拉深、成形、校平等工序。
（6）對于精沖零件，最好選擇專用的精沖壓力機。否則要利用精度和剛度較高的普通曲柄壓力機或液壓機，添置壓邊系統(tǒng)和反壓系統(tǒng)后才能進行精沖。
2.沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇
　　在沖壓設(shè)備類型選定以后，應(yīng)進一步根據(jù)沖壓加工中所需要的沖壓力（包括卸料力、壓料力等）、變形功以及模具的結(jié)構(gòu)形式和閉合高度、外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。
（1）公稱壓力
    　壓力機的公稱壓力，是指壓力機滑塊離下止點前某一特定距離，即壓力機的曲軸旋轉(zhuǎn)至離下止點前某一特定角度（稱為公稱壓力角，約為30度）時，滑塊上所容許的最大工作壓力。按照曲柄連桿機構(gòu)的工作原理可以得知，壓力機滑塊的壓力在全行程中不是常數(shù)，而是隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化而變化的。因此選用壓力機時，不僅要考慮公稱壓力的大小，而且還要保證完成沖壓件加工時的沖壓工藝力曲線必須在壓力機滑塊的許用負(fù)荷曲線之下。
　　一般情況下，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓總工藝力的 1.3 倍。在開式壓力機上進行精密沖裁時，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于沖壓總工藝力的 2倍。對于拉深工序，為了選取方便，并使壓力機能安全地工作，可以考慮適當(dāng)?shù)陌踩�系�?shù)，近似地取為：
　　淺拉深時，最大拉深力≤(0.7～0.8) 壓力機公稱壓力；
　　深拉深時，最大拉深力≤ ( 0.5～0.6 ) 壓力機公稱壓力；
　　高速沖壓時，最大拉深力≤( 0.1～0.15) 壓力機公稱壓力。
（2）滑塊行程
　　壓力機的滑塊行程是指滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離。壓機行程的大小應(yīng)能保證毛坯或半成品的放入以及成形零件的取出。一般沖裁、精壓工序所需行程較小；彎曲、拉深工序則需要較大的行程。拉深件所用的壓機，其行程至少應(yīng)大于或者等于成品零件高度的 2.5倍以上。
（3）閉合高度
　　壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點時，滑塊底平面到工作臺面之間的高度。調(diào)節(jié)壓力機連桿的長度就可以調(diào)整閉合高度的大小。當(dāng)壓力機連桿調(diào)節(jié)至最上位置時，閉合高度達到最大值，稱為最大閉合高度。當(dāng)壓力機連桿調(diào)節(jié)至最下位置時，閉合高度達到最小值，稱為最小閉合高度。模具的閉合高度必須適合于壓力機閉合高度范圍的要求（如圖 8.1.5 所示），它們之間的關(guān)系一般為：
≥ ≥ ( 8.1.1)
（4）其它參數(shù)
①壓力機工作臺尺寸 壓力機工作臺上墊板的平面尺寸應(yīng)大于模具下模的平面尺寸，并留有固定模具的充分余地，一般每邊留 50～70mm。
②壓力機工作臺孔尺寸 模具底部設(shè)置的漏料孔或彈頂裝置尺寸必須小于壓力機的工作臺孔尺寸。
③壓力機模柄孔尺寸 模具的模柄直徑必須和壓力機滑塊內(nèi)模柄安裝用孔的直徑相一致，模柄的高度應(yīng)小于模柄安裝孔的深度。
8.1.5 沖壓工藝文件的編寫
　　沖壓工藝文件一般以工藝過程卡的形式表示，它綜合地表達了沖壓工藝設(shè)計的具體內(nèi)容，包括工序序號、工序名稱或工序說明、加工工序草圖（半成品形狀和尺寸）、模具的結(jié)構(gòu)形式和種類、選定的沖壓設(shè)備、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。
　　沖壓件的批量生產(chǎn)中，沖壓工藝過程卡是指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)正常進行的重要技術(shù)文件，起著生產(chǎn)的組織管理、調(diào)度、工序間的協(xié)調(diào)以及工時定額核算等作用。工藝卡片尚未有統(tǒng)一的格式，一般按照既簡明扼要又有利于生產(chǎn)管理的原則進行制訂。
　　設(shè)計計算說明書是編寫沖壓工藝卡及指導(dǎo)生產(chǎn)的主要依據(jù)，對一些重要沖壓件的工藝制訂和模具設(shè)計，應(yīng)在設(shè)計的最后階段編寫設(shè)計計算說明書，以供今后審閱備查。其主要內(nèi)容有：沖壓件的工藝分析，毛坯展開尺寸計算，排樣方式及其經(jīng)濟性分析，工藝方案的技術(shù)和經(jīng)濟綜合分析比較，工序性質(zhì)和沖壓次數(shù)的確定，半成品過渡形狀和尺寸計算，模具結(jié)構(gòu)形式分析，模具主要零件的材料選擇、技術(shù)要求及強度計算，凸模和凹模工作部分尺寸與公差確定，沖壓力計算與壓力中心位置的確定，沖壓設(shè)備的選用以及彈性元件的選取和校核等。