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(guò)程的工藝技術(shù)文件。編制沖壓工藝規(guī)程通常針對(duì)某一具體的沖壓零件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(jì)合理，技術(shù)上切實(shí)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(yàn)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(jì)人員本身應(yīng)具備豐富的沖壓工藝設(shè)計(jì)知識(shí)和沖壓實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還要在實(shí)際工作中，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)人員以及模具制造、沖壓生產(chǎn)人員緊密結(jié)合，及時(shí)采用先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和合理化建議，將其融會(huì)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(lái)。沖壓工藝文件一般指沖壓工藝過(guò)程卡片，是模具設(shè)計(jì)以及指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)工藝過(guò)程的依據(jù)。沖壓工藝規(guī)程的編制，對(duì)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(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即設(shè)計(jì)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(huì)大量增加，甚至于無(wú)法設(shè)計(jì)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(diǎn)、尺寸大小、精度要求以及所用材料的機(jī)械性能、沖壓成形性能、使用性能和對(duì)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(wèn)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(jì)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(huì)同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)沖壓件進(jìn)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(guò)對(duì)各種方案綜合分析和相對(duì)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(jì)上合理，技術(shù)上切實(shí)可行的最佳工藝方案。確定沖壓件的工藝方案時(shí)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(shí)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(duì)工件圖進(jìn)行計(jì)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(gè)沖壓件的形狀類似，但高度不同，分別為8.5mm和13.5mm。經(jīng)計(jì)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(bǔ)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(gè)過(guò)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(shí)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(jì)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(jiǎn)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(qiáng)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(duì)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(duì)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(shí)，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(jì)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(guò)程中各道工序進(jìn)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(jìn)行安排。一般遵循以下原則：
（1）對(duì)于帶孔或有缺口的沖壓件，選用單工序模時(shí)，通常先落料再?zèng)_孔或缺口。選用級(jí)進(jìn)模時(shí)，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(gè)孔，則應(yīng)先沖大孔后沖小孔，以免大孔沖裁時(shí)的材料變形引起小孔的形變。
（3）對(duì)于帶孔的彎曲件，在一般情況下，可以先沖孔后彎曲，以簡(jiǎn)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(shí)，則應(yīng)先彎曲后沖孔。
（4）對(duì)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(shí)，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(shí)材料的偏移趨勢(shì)安排彎曲的順序，一般應(yīng)先彎外角后彎內(nèi)角。
（6）對(duì)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(duì)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(shí)應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：
（1）對(duì)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(jì)算求得。如多次拉深時(shí)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(jì)算確定。沖壓件出氣閥罩蓋的沖壓過(guò)程。該沖壓件需分六道工序進(jìn)行，第一道工序?yàn)槁淞侠�深，該道工序拉深后的半成品直�?Phi;22㎜是根據(jù)極限拉深系數(shù)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果。
（2）確定半成品尺寸時(shí)，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)牟牧嫌嗔希�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?yàn)樵俅卫�深，拉深直徑�?Phi;16.5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(guò)小，周邊材料不能對(duì)成形部分進(jìn)行補(bǔ)充，導(dǎo)致第三道工序無(wú)法正常成形。因此，只有按面積相等的計(jì)算原則 儲(chǔ)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(shí)能順利進(jìn)行。
（3） 半成品的過(guò)渡形狀，應(yīng)具有較強(qiáng)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(shí)，當(dāng)半成品的曲面和凸模曲面逐漸貼合時(shí)，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(guò)渡形狀與尺寸時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)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(shí)的凸模與凹模圓角半徑都不宜過(guò)小，否則會(huì)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(shí)，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(diǎn)、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(lái)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(jiǎn)單模具，按沖壓工序逐步來(lái)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�(jí)進(jìn)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(shí)，可以把落料、沖孔、翻邊三個(gè)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(shí)，必須考慮復(fù)合模結(jié)構(gòu)中的凸凹模壁厚的強(qiáng)度問(wèn)題。當(dāng)強(qiáng)度不夠時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況改選級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)或者考慮其它模具結(jié)構(gòu)。
　　級(jí)進(jìn)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(duì)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(wèn)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(gè)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(lái)選擇沖壓設(shè)備的類型：
（1）對(duì)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(kāi)式曲柄壓力機(jī)。雖然C形床身的開(kāi)式壓力機(jī)剛度不夠好，沖壓力過(guò)大會(huì)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(kāi)的空間，操作方便并且容易安裝機(jī)械化的附屬裝置和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。目前仍然是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設(shè)備
（2）對(duì)于大中型和精度要求高的沖壓件，多采用閉式曲柄壓力機(jī)。這類壓力機(jī)兩側(cè)封閉，剛度好、精度較高，但是操作不如開(kāi)式壓力機(jī)方便。
（3）對(duì)于大型或較復(fù)雜的拉深件，常采用上傳動(dòng)的閉式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。對(duì)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(dòng)式的雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。閉式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)有兩個(gè)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(jiǎn)單，適合于大批量的生產(chǎn)。
（4）對(duì)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(dòng)高速壓力機(jī)或者多工位自動(dòng)壓力機(jī)。
（5）對(duì)于批量小、材料厚沖壓件，常采用液壓機(jī)。液壓機(jī)的合模行程可調(diào)，尤其是施力行程較大的沖壓加工，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，而且不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸瘸�差而過(guò)載。但生產(chǎn)速度慢，效率較低�？梢杂糜趶澢�、拉深、成形、校平等工序。
（6）對(duì)于精沖零件，最好選擇專用的精沖壓力機(jī)。否則要利用精度和剛度較高的普通曲柄壓力機(jī)或液壓機(jī)，添置壓邊系統(tǒng)和反壓系統(tǒng)后才能進(jìn)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(jìn)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(jī)的公稱壓力，是指壓力機(jī)滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離，即壓力機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)至離下止點(diǎn)前某一特定角度（稱為公稱壓力角，約為30度）時(shí)，滑塊上所容許的最大工作壓力。按照曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理可以得知，壓力機(jī)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(jī)時(shí)，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(shí)的沖壓工藝力曲線必須在壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下。
　　一般情況下，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓總工藝力的 1.3 倍。在開(kāi)式壓力機(jī)上進(jìn)行精密沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于沖壓總工藝力的 2倍。對(duì)于拉深工序，為了選取方便，并使壓力機(jī)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(shí)，最大拉深力≤(0.7～0.8) 壓力機(jī)公稱壓力；
　　深拉深時(shí)，最大拉深力≤ ( 0.5～0.6 ) 壓力機(jī)公稱壓力；
　　高速?zèng)_壓時(shí)，最大拉深力≤( 0.1～0.15) 壓力機(jī)公稱壓力。
（2）滑塊行程
　　壓力機(jī)的滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離。壓機(jī)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(jī)，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(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)面之間的高度。調(diào)節(jié)壓力機(jī)連桿的長(zhǎng)度就可以調(diào)整閉合高度的大小。當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)至最上位置時(shí)，閉合高度達(dá)到最大值，稱為最大閉合高度。當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)至最下位置時(shí)，閉合高度達(dá)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(jī)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(jī)工作臺(tái)尺寸 壓力機(jī)工作臺(tái)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(jī)工作臺(tái)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(jī)的工作臺(tái)孔尺寸。
③壓力機(jī)模柄孔尺寸 模具的模柄直徑必須和壓力機(jī)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(xiě)
　　沖壓工藝文件一般以工藝過(guò)程卡的形式表示，它綜合地表達(dá)了沖壓工藝設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，包括工序序號(hào)、工序名稱或工序說(shuō)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(yàn)要求、工時(shí)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(guò)程卡是指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)正常進(jìn)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(shí)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(jiǎn)明扼要又有利于生產(chǎn)管理的原則進(jìn)行制訂。
　　設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)是編寫(xiě)沖壓工藝卡及指導(dǎo)生產(chǎn)的主要依據(jù)，對(duì)一些重要沖壓件的工藝制訂和模具設(shè)計(jì)，應(yīng)在設(shè)計(jì)的最后階段編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，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(kāi)尺寸計(jì)算，排樣方式及其經(jīng)濟(jì)性分析，工藝方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，工序性質(zhì)和沖壓次數(shù)的確定，半成品過(guò)渡形狀和尺寸計(jì)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(qiáng)度計(jì)算，凸模和凹模工作部分尺寸與公差確定，沖壓力計(jì)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。