沖壓過程技術標準

1、.沖 壓 工 藝培訓教材魏 龍2004-5第一章 緒 論冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料金屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。沖壓工藝應用范圍十分廣泛，在國民經(jīng)濟各個部門中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品，如汽車、飛機、拖拉機、電機、電器、儀表、鐵道、郵電、化工以及輕工日用產(chǎn)品中均占有相當大的比重。冷沖壓和切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單、容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點，特別適合大批量生產(chǎn)。一、 沖壓工序的分類冷沖壓工藝按其變形性質可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序又可分為落料、沖孔和

2、切邊等，如表1-1所示。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、擴口、縮口和旋壓等，如表1-2所示。根據(jù)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸精度和其他技術要求，可分別采用各種工序對板料毛坯進行加工，以獲得滿意的零件。表1-1 分離工序工序名稱簡圖特點及應用范圍落料用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是零件。用于制造各種形狀的平板零件。沖孔用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是廢料。切邊將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定形狀。表1-2 成形工序工序名稱簡圖特點及應用范圍彎曲將板料沿直線彎成各種形狀，可以加工形狀極為復雜的零件。拉深將板料毛坯成形制成各種空心的零件。翻孔在預先沖孔的板料半成品上或未經(jīng)沖孔的板料沖制

3、成豎立的邊緣。第二章 沖 裁沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。用它可以制作零件或為彎曲、拉深、成形等工序準備毛坯。一、 落料從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）叫落料。如圖2-1所示。 圖2-1 落料 圖2-2 沖孔二、沖孔在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。如圖2-2所示。三、沖裁的過程沖裁既是分離工序，工件受力時必然從彈、塑性變形開始，以斷裂告終。當凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹模壓力而產(chǎn)生彈性變形，板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上翹起（圖2-3-1）。隨著凸模下壓，模具刃口壓入材料，內應力狀態(tài)滿足塑性條件時，產(chǎn)生塑性變形（圖2-3-2

4、）。塑性變形從刃口開始，隨著刃口的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴大，直到在板料的整個厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對于另一部分移動。當切刃附近材料各層中達到極限應變與應力值時，便產(chǎn)生微裂（圖2-3-3），裂紋產(chǎn)生后，沿最大剪應變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會合，板料就完全分離。簡而言之，即：彈性變形塑性變形裂紋產(chǎn)生裂紋擴展產(chǎn)生斷裂。 圖2-3-1 彈性變形 圖2-3-2 塑性變形 圖2-3-3 產(chǎn)生裂紋四、沖裁零件斷面分析圖2-4 沖裁零件的斷面1、斷面分析由于沖裁變形的特點，使沖出的工件斷面明顯的分成四個特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶、斷裂帶與毛刺區(qū)域。1）、圓角帶圓角帶俗稱塌角，它

5、是當凸模下降，刃口剛壓入板料時，刃口附近產(chǎn)生彎曲和伸長變形，刃口附近的材料被帶進模具間隙的結果。2）、光亮帶這個區(qū)域發(fā)生在塑性變性階段。主要是由于金屬板料產(chǎn)生塑性剪切的材料在和模具側面接觸中被模具側面擠光而形成的光亮垂直的斷面。通常占整個斷面的1/21/3。3）、斷裂帶這個區(qū)域是在斷裂階段形成的，是由刃口處的微裂紋在拉應力的作用下，不斷擴展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且?guī)в行倍取?）、毛刺毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工材料一定深度時，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分為高靜水平壓應力狀態(tài)，使裂紋起點不會在刃尖處發(fā)生，而是在模具側面距刃尖不遠的地方發(fā)生，在

6、拉應力作用下，裂紋加長，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺。裂紋的產(chǎn)生點和刃尖的距離成為毛刺的高度。在普通沖裁中，毛刺是不可避免的。2、影響各斷面區(qū)域的因素影響圓角帶大小的因素有材料本身的性質，工件的輪廓形狀，凸凹模的間隙等等；影響光亮帶的因素有材料自身塑性的好壞，（塑性越好，光亮帶越大），模具凸凹模間隙及刃口磨損程度等等；影響斷裂帶的因素有材料自身的塑性等等（塑性越差，斷裂帶越大）；毛刺是塑性變形后期的結果，普通沖裁中，毛刺是不可避免的。五、影響沖裁件質量的因素沖裁件質量是指其切斷面質量、尺寸精度、及形狀誤差。高質量的沖裁件應具備的條件有：切斷面應平直、光潔，無裂紋、撕裂、夾層，毛刺盡可能??；零件表面應盡可

7、能平整；零件尺寸應符合要求。影響沖裁件質量的因素有：凸凹模的間隙大小及分布的均勻性；模具的刃口狀態(tài)；模具的結構和制造精度；材料的性質（包括機械性能、化學成分等等）。其中，凸凹模間隙的大小及分布的均勻性是影響斷面質量的主要因素。六、沖裁件的簡單排樣1、 排樣在沖壓零件成本中，材料費占60以上，因此材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題。沖裁件在條料或板料上的布置方法叫排樣。排樣不合理就會浪費材料，衡量排樣經(jīng)濟性的標準是材料利用率，也就是工件的實際面積與板料面積的比值，即：材料利用率（工件實際面積/板料面積）x100由材料利用率的計算公式可看出，若能減少廢料面積，則可提高材料利用率。廢料分為工藝廢料和結構廢

8、料兩種。搭邊和余料屬于工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關的廢料；結構廢料是由工件的形狀特點決定的，一般不能改變。所以只有設計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。搭邊：工件與工件及工件與板料側邊留下的余料稱為搭邊。搭邊取值過小，容易損傷模具，影響零件最終的斷面質量。2、 排樣示例1）、普通排樣（如圖2-6-2-1） 圖2-6-2-1 普通排樣2）、對頭排樣（如圖2-6-2-2） 圖2-6-2-2 對頭排樣3）、公司現(xiàn)生產(chǎn)零件（如圖2-6-2-3）下圖為武漢東風沖壓件有限公司現(xiàn)生產(chǎn)中的神龍富康轎車零件螺母板（7551725880）的落料沖孔工序示意圖 圖2-6-2-3 對頭排樣

9、公司現(xiàn)生產(chǎn)零件第三章 彎 曲一、 彎曲將板料、棒料、管材、型材等彎成具有一定形狀和角度的零件的成形方法。如：V形件、U形件、L形件以及其他形狀的零件等等，（如圖3-1所示）。圖3-1 彎曲件示意圖二、中性層板料彎曲時，外層纖維受拉，內層纖維受壓，在拉伸與壓縮之間存在著一個既不伸長也不壓縮的纖維層，稱為中性層。一般在計算壓彎件毛坯時，都是根據(jù)中性層的不變來計算的。三、簡單彎曲件毛坯的計算我們已知板料彎曲時，中性層的長度不變，因此，彎曲件工藝設計時，可以根據(jù)彎曲前、后中性層長度不變的原則來確定彎曲件的毛坯展開長度和尺寸。下面以“L”形彎曲件為例，簡述展開長度的計算方法（如圖3-3所示）： 圖3-3

10、 L形彎曲件毛坯展開長度可按下式計算：LL1+L2+（/2）*（r+x0*t）式中： L 彎曲件展開長度，單位為mm；L1、L2彎曲件直邊部分長度，單位為mm； r彎曲件內彎曲半徑，單位為mm； x0中性層內移系數(shù)； t彎曲件原始厚度（料厚），單位為mm；其中：中性層內移系數(shù)x0可根據(jù)相關資料查表取值。四、彎曲回彈1、回彈板料在常溫下彎曲總是伴有彈性變形的，所以在卸載以后，總變形中的彈性變形部分立即恢復，引起工件回彈?；貜椀慕Y果表現(xiàn)在彎曲件曲率和角度的變化。2、 影響回彈的因素彎曲件回彈值與材料的性能、彎曲角度、模具結構、彎曲方式（自由彎曲、校正彎曲）、彎曲件的形狀等因素有著密切的關系。僅僅靠

11、理論計算出的回彈量是不夠精確的，在現(xiàn)生產(chǎn)中，往往是通過模具的調整和修磨，將回彈量控制在允許的范圍之內。3、 減少回彈的措施1）、改進彎曲件局部結構和選用合適的材料例如，在彎曲件變形處壓制加強筋，用以提高零件剛度減少回彈，如圖3-4-3-1所示： 圖3-4-3-1 壓制加強筋減少回彈2）、補償法根據(jù)彎曲件的回彈趨勢和回彈量的大小，修正凸?；虬寄９ぷ鞑糠值男螤詈统叽纾构ぜ幕貜椓康玫窖a償。一般來說，補償法是消除彎曲件回彈最簡單的方法，在現(xiàn)生產(chǎn)中得到廣泛應用。3）、校正法板料彎曲時，中性層外側纖維拉長，內側纖維被壓縮。卸載以后，外側纖維要縮短，內側纖維要伸長，內外纖維的回彈趨勢是將板料復制，所以回

12、彈量較大。如果在彎曲行程終了時，對板料施加一定的校正壓力，迫使彎曲處內層的金屬產(chǎn)生切向拉伸應變，那么板料經(jīng)校正以后，內、外層纖維都被伸長，卸載后都要縮短，內、外層的回彈趨勢相反，回彈量將會減小，從而達到克服或減小回彈的目的。4）、拉彎法板料在拉力下彎曲，可以改變板料內部的應力狀態(tài)，使中性層內側的壓應力轉為拉應力狀態(tài)，此時，板料整個剖面上都處于拉應力作用下，而卸載后，內、外層纖維的回彈趨勢互相抵消，因此可以減小回彈。第四章 拉 深一、 拉深簡介1、 拉深是將板料在具有一定圓角半徑的凸、凹模的作用下，加工成各種零件的一種成形方法。它在汽車、拖拉機、飛機、電器、儀表等各行業(yè)均有廣泛的應用。2、 幾種

13、簡單拉深件示例（如圖4-1-2-1和圖4-1-2-2所示）： 圖4-1-2-1 帶法蘭邊的直壁圓筒形零件圖4-1-2-2 不帶法蘭邊的直壁盒形零件二、拉深的主要缺陷及主要防止措施1、 起皺及其防止措施拉深過程中，毛坯法蘭在切向壓應力的作用下，可能產(chǎn)生塑性失穩(wěn)而引起起皺，甚至使坯料不能通過凸凹模間隙而被拉斷。輕微起皺的坯料雖然可以通過間隙，但會在筒壁上留下痕跡，影響其表面質量。起皺主要是由于法蘭的切向壓應力超過了坯料的臨界壓應力所引起。起皺首先開始于毛坯法蘭外緣處。常用的防止起皺的方法有：加大壓邊力，采用拉深筋，此外，還應從零件形狀、模具設計、拉深工序的安排、沖壓的條件及材料本身的特性等多方面考

14、慮。2、 拉裂及其防止措施拉裂主要是因為材料流動的速度大于材料變形速度而產(chǎn)生的。常用的防止拉裂的方法有：調整設備氣墊壓力（減小壓邊力），增加凸模表面的粗糙度，改善凸緣的潤滑條件（涂抹潤滑油），選用高性能的材料等。三、公司現(xiàn)生產(chǎn)中典型拉深件示例1、 油底殼圖4-3-1 油底殼生產(chǎn)工藝流程油底殼屬于較復雜的拉深件，它的主要特點是材料變形量大，拉深深度大，法蘭面平度要求高。該零件采用的是一次拉深成形的工藝（如圖4-3-1所示）。2、 出水管接頭圖4-3-2 出水管接頭生產(chǎn)工藝流程出水管接頭為神龍富康轎車發(fā)動機出水室與出水管的聯(lián)接接頭，對法蘭面的平整度有很高要求。該零件經(jīng)反復測算，最終定為三道拉深工序

15、（如圖4-3-2所示）。第五章 脹形、翻邊與壓印一、 脹形利用模具強迫板料厚度減薄和面積增大，以獲得零件的幾何形狀的沖壓方法。例如：壓制加強筋、壓制凸臺等（如圖5-1-1和圖5-1-2所示）。 圖5-1-1 加強筋 圖5-1-2 凸臺二、 翻邊利用模具將板料上的孔緣或外緣翻直的沖壓方法，稱為翻邊。按其工藝特點可以劃分為內孔（圓孔或非圓孔）翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等。按變形性質可劃分伸長類翻邊、壓縮類翻邊及屬于體積成形的變薄翻邊等。圖5-2所示為內孔翻邊（翻孔）。 圖5-2 內孔翻邊三、 壓印壓印是使材料厚度發(fā)生變化，并使材料充滿模腔，在零件表面上形成起伏花紋或字樣的工序，壓印屬于體積變形。壓印

16、應用最廣泛和最典型的例子是用金屬板來制造硬幣、紀念章及在鐘表業(yè)和餐具等的藝術壓印。我公司現(xiàn)生產(chǎn)中，除零件自身結構特殊性（例如零件過小）制約外，均要求壓印標識。公司現(xiàn)生產(chǎn)零件壓印內容為廠標（DSC）、零件更改標記、生產(chǎn)批次代碼、左右件標識等，如果有特殊要求，則按特殊要求進行壓印。第六章 沖壓工藝設計主要內容簡介沖壓件的生產(chǎn)過程包括原材料準備、沖壓以及其他輔助工序（如退火、酸洗、表面處理等）。沖壓工藝的編制設計，是根據(jù)本單位的實際狀況和生產(chǎn)條件，對以上這些工序做出合理的安排，找出一種技術上可行、經(jīng)濟上合理的工藝方案。編制沖壓工藝過程需要考慮的問題是多方面的，其主要內容有：1、 對沖壓件進行工藝分析

17、；2、 通過分析比較，確定最佳工藝方案；3、 確定模具結構形式；4、 合理選擇沖壓設備；5、 編寫工藝文件。工藝文件根據(jù)各公司生產(chǎn)狀況不同而不同，我公司主要工藝文件有：工藝卡、控制計劃、作業(yè)指導書、過程潛在失效模式分析、過程流程、場地平面物流圖、特殊特性分類等等。各個零件不同，因此在編制沖壓工藝過程時，要具體零件具體分析。第七章 工藝文件介紹一、 沖壓工藝卡圖7-1-1 沖壓工藝卡（首頁）圖7-1-2 沖壓工藝卡（續(xù)頁）如圖7-1-1和圖7-1-2所示為我公司沖壓工藝卡的首頁和續(xù)頁，下面就其內容簡要介紹：車間欄填寫該零件的具體生產(chǎn)車間，我公司為“沖壓車間”；工藝路線欄填寫該零件的具體制造流程，

18、例如：剪切/沖壓/成品庫；文件編號欄為公司文件管理的統(tǒng)一編號，例如：DSC02-CY-100；產(chǎn)品更改標記、材料牌號、規(guī)格、重量、尺寸、消耗定額、利用率等欄目據(jù)實填寫；工序號欄填寫各工序的編號，例如：我公司剪切工序為M，各沖壓工序為10、20、30依此類推；檢驗工序為最終工序號加J，例如40J；工序名稱及內容欄填寫該工序的具體名稱，操作內容及要點；工序草圖為該工序操作示意圖；設備名稱及型號、工裝及量具、輔助材料、班產(chǎn)量、操作人數(shù)等根據(jù)生產(chǎn)實際狀況據(jù)實填寫；另外，模具所附帶的打桿、托桿及其它輔助裝置也填寫在工裝一欄，實際生產(chǎn)時按要求選用；簽字欄為設計、校對等各個負責人員簽名；二、 作業(yè)指導書如圖7-2-1所示為公司現(xiàn)生產(chǎn)零件“齒輪室蓋”的操作作業(yè)指導書。它將該零件操作過程中一些細化的操作要點加以明確，以方便生產(chǎn)操作人員具體操作。 如圖7-2-2和圖7-2-3所示為公司現(xiàn)生產(chǎn)零件“齒輪室蓋” 的托桿安裝作業(yè)指導書。圖7-2-2中，規(guī)定了每套模具所用托桿尺寸及規(guī)格，圖7-2-3中，則對托桿的安裝位置作出了具體要求。操作人員可以直接安圖示位置裝托桿，大大節(jié)省了輔助時間和提高了勞動效 圖7-2-1 作業(yè)指導書 圖7-2-2 作業(yè)指導書