工艺与模具设计方案内容及步骤

图9-4 调温器外壳零件示意
4)对零件壁部的变薄有无要求，是选择伸长类 成形或压缩类成形的主要依据。如图9-4所示的 零件，若底部侧壁的壁厚要求不严，则可采用 翻边工序；若不允许变薄，则必须是采用拉深 工序，最后把底冲切掉。
(3)操作上的要求 1)当需要数道冲压工序加工时，解决好操作定 位是保证冲压件尺寸精度的基本条件。如图9-4 所示零件，第一道拉深工序拉深出的φ60-0.4 是以后各道工序的定位尺寸；图9-5所示零件， 仅用尺寸φ62定位是不够的。为了防止毛坯的 转动，须加方向定位。该零件用两φ5.5孔解决 冲侧孔和冲孔翻边工序的方向定位。
第9章 工艺与模具设计内容与步骤
9.1 冲压工艺设计的内容与步骤
(1)设计前的准备工作 1)生产任务书或产品图及其技术条件 包括电 子文档或实物 2)原材料情况 板材的尺寸规格、牌号及其冲 压性能、材料的供应情况及产地等。 3) 生产纲领 生产批量 4)设备情况 可供选用的设备型号、技术参数 及使用说明书 5)模具技术水平 加工设备及技术力量 6)各种技术标准和手册资料 7)数字化设计的软硬件条件
4)选择冲压设备 根据需要完成的冲压工序性质 选定设备的类型，并进一步按照冲压加工所 需要的变形力、变形功和零件尺寸，选定设 备的吨位。
9.2 确定冲压工艺方案的一般原则
(1)冲压工艺必须符合变形规律 在需经数道工序成形时，零件是逐步形
成的。每一道工序都使毛坯一部分变为成品的 一部分。为使每道工序都能顺利完成任务，应 使该道工序中应变形的部分为弱区。 1)有些几何形状相同的零件，由于尺寸差别， 为保证“变形区应为弱区”条件，必须采用不同 冲压加工方案。图9-1所示为油封内、外夹圈。 这两个零件材料和形状相同,由于尺寸上的差 别，必须采用不同的冲压方案。
图9-5 增加工艺定位的零件
为消除多次定位的误差，尽量使全部工序都用零件的同
一个部分作为定位基准。定位基准最好是选用毛坯外形或孔， 且应该使所选定毛坯定位部分，在冲压过程中不产生变形或位 移。当在冲压中间毛坯上找不到合适的定位部分时，也可以利 用在以后工序中需要切除的废料上冲制“工艺孔”来定位。
品可分为两个组成部分：已成形部分，其形 状与尺寸和制件相同；待成形部分，其形状 与尺寸和制件不同。这些过渡性的尺寸与形 状，虽然在零件冲压完成后会消失，但对每 道工序成败及制件的质量有重要影响。确定 半成品形状与尺寸时，需要考虑的主要问题 是变形的要求。下面以图9-6为例，来说明冲 压半成品形状与尺寸确定的依据和方法。
(2)冲压工艺设计的主要内容及步骤 1)冲压件工艺性分析 根据冲压件产品图，分 析冲压件的形状特点，尺寸大小，精度要求、 原材料尺寸规格和力学性能，结合可选用设备 规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分 析零件工艺性。若工艺性不好，应在不影响产 品使用前提下，向有关人员提出修改意见，对 产品做出适合工艺性的修改。 冲压件工艺性:是指冲压件对某种冲压工艺的 适应性能力或难易程度。
(4)模具的结构与强度上的要求 模具型式选定，主要决定于生产批量。当批量大时，尽量用
级进模或复合模，把多工序合并成为一道冲压工序。当生产批 量小时可选择简单模。复合模结构中，当凸凹模壁厚较小，强 度得不到保证时，则应放弃复合模而选用级进模、单工序模或 者修改冲压件的某些工艺尺寸。
(5)半成品形状与尺寸的确定 半成品是毛坯和制件之间的过渡件。半成
图9-1 油封内夹圈与外夹圈的冲压工艺过程
Fra Baidu bibliotek
2)为保证“变形区为弱区”的条件，有时要增加 一些附加工序。
图9-2所示轴承盖，用落料、拉深、冲φ23 孔的方案，其拉深系数为0.43，已超过了极 限拉深系数，不能一次成形。采用落料预冲 φ11孔、拉深、冲φ23孔的方案，使法兰保 持为弱区，但底部也可产生一定的变形量。 拉深时φ11孔扩大，底部的部分材料转向侧壁， 从而使成形高度得到增加。因此可一次拉深 成形。
2)不便取拿操作小零件或形状特殊不易定位零件，不 要先落料，应在冲压完成后分离。如各种链条零件及 日用小五金零件等。 3)工艺稳定性是冲压工艺设计不可忽略的问题。原材 料力学性能波动、厚度波动、模具制造误差、模具调 整、润滑变化、设备精度等等，都对冲压工艺的稳定 性有影响。 工艺稳定性差，废品率显著增高，对原材料、设备性 能、模具精度、操作水平等的要求也很苛刻，有时在 实际生产条件下难以达到。提高工艺稳定性的主要措 施是降低变形程度。
2)确定工艺方案 在冲压工艺性分析的基础 上，提出各种可能的冲压工艺方案，经过综 合分析、比较，最后确定适合于所给生产条 件的最佳方案，内容包括工序性质、工序数 目、工序顺序及组合方式等。
3)选择模具类型与结构形式 根据冲压件的形状 特点、精度要求、生产批量、工厂模具加工 条件、操作上的习惯、现有通用机械化自动 化装置的特点等确定模具类型和结构形式。
图9-2 轴承盖零件图
3)确定工序顺序时，应考虑冲压变形趋向性。 例如，有拉深变形和扩孔变形趋向的带底孔拉深件，研究表
明：当拉深系数ｍ小于一临界值ｍ0(08钢ｍ0=0.6)时，拉深件 底部的任意小孔都要发生变形。因此，该类零件上的小孔必须 在拉深后冲出，否则，底部会发生扩孔变形。
(2)冲压件尺寸精度对冲压工艺过程要求 1)对孔的尺寸、位置或零件上某一部分尺寸有 较高精度要求时，应当把这种工序安排在成形 之后。图9-3所示锁圈，内孔尺寸Ф22 -0.1有精 度要求，故其工艺过程为落料、成形、冲孔。 若内孔Ф22没有精度要求，不是配合尺寸，则 其工艺过程可以是：落料冲孔、成形两道工序， 这样工序少且效率高。
图9-3 锁圈的冲压工艺过程
2)拉深件口部、扩孔件孔边缘都难以得到规则而平齐的形状， 尤其当使用的板料具有较大的方向性时更为严重。因此，在 一般情况下，拉深件、翻边件、扩孔件等最后都安排一道修 边工序。
3)对制件几何形状或尺寸有高精度要求时，须 增加精整工序。图9-4调温器外壳在成形后就设 有对底部和法兰的整形工序。实际上精压、校 正弯曲也属于精整工序。