《模具設計與制造李集仁》課件-第6章

第6章沖壓工藝規(guī)程的編制6.1編制沖壓工藝規(guī)程的內容和步驟6.2制訂沖壓工藝方案實例6.1編制沖壓工藝規(guī)程的內容和步驟

6.1.1分析零件圖

1.沖壓加工的經(jīng)濟性分析

沖壓加工方法是一種先進的工藝方法,但不是在任何條件下都是最經(jīng)濟的方法。生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起決定性作用,批量越大,沖壓加工的單件成本就越低。批量小時,采用其它方法制作可能有更好的經(jīng)濟效益。例如在零件上加工孔,在批量小的情況下,采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟得多;有些旋轉體零件,在小批生產(chǎn)時,采用旋壓加工比拉深會有更好的經(jīng)濟效益。總之,審查零件圖時要根據(jù)批量大小及零件的質量要求決定是否采用沖壓加工。

2.沖壓件的工藝性分析

沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。良好的沖壓工藝性應保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結構簡單且壽命長、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、操作簡單等。在一般情況下,對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結構尺寸和精度要求。各類沖壓件的工藝性詳見本書前面的有關章節(jié)。圖6－1汽車前燈外殼零件

(a)原設計;(b)改進后在審查零件圖時,如果發(fā)現(xiàn)沖壓件工藝性不好,則應在不影響產(chǎn)品使用性能的前提下,向設計部門提出修改意見,經(jīng)協(xié)商同意后對產(chǎn)品圖紙作出適合工藝性的修改。如圖6－1所示的汽車前燈的外殼,按原設計(見圖6－1(a))需要拉深五次,酸洗退火兩次,雖然能夠沖壓出來,但既費工又費料。修改后的燈殼(見圖6－1(b)),可一次拉深成功,既保證了使用要求,又節(jié)省材料,減少工序,從而降低了成本。

3.沖壓工作中的難點分析

分析零件圖的另一個目的在于明確沖壓該零件的難點所在。因而要特別注意零件圖上的極限尺寸、設計基準以及變薄量、翹曲、回彈、毛刺大小和方向要求等。因為這些因素對所需工序的性質、數(shù)量和順序的確定,對工件定位方法、模具制造精度和模具結構型式的選擇等,都有較大的影響。6.1.2擬訂沖壓件的總體工藝過程

在工藝性分析的基礎上,根據(jù)產(chǎn)品零件圖和生產(chǎn)批量的要求,初步擬訂出備料、沖壓工序和必要的輔助工序(如去毛刺、清理、表面處理、酸洗、熱處理等)的先后順序。有些零件還需配合一些非沖壓工序(如切削加工、焊接、鉚接等),才能完成其全部制作加工過程。6.1.3確定毛料形狀、尺寸和下料方式

根據(jù)產(chǎn)品零件圖,計算和確定毛料尺寸和形狀,擬訂既能保證產(chǎn)品質量、又能節(jié)省材料的最佳排樣方案,然后確定合適的下料方式。6.1.4擬訂沖壓工藝方案

擬訂沖壓工藝方案是編制沖壓工藝規(guī)程的主要工作,通常包括沖壓基本工序的選擇、沖壓基本工序的順序安排和數(shù)目的確定、工序合并的安排及中間工序尺寸的計算等工作。

1.選擇沖壓基本工序

沖壓基本工序的選擇,主要是根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、公差及生產(chǎn)批量確定的。

1)剪裁和沖裁

剪裁與沖裁都能實現(xiàn)板料的分離。在小批量生產(chǎn)中,對于尺寸和公差大而形狀規(guī)則的外形板件毛料,可采用剪床剪裁。對于各種形狀的平板毛料和零件,在批量生產(chǎn)中通常采用沖裁模沖裁。對于平面度要求較高的零件,應增加校平工序。

2)彎曲

對于各種彎曲件,在小批量生產(chǎn)中常采用手工工具打彎。對于窄長的大型件,可用折彎機壓彎。對于批量較大的各種彎曲件,通常采用彎曲模壓彎。當彎曲半徑太小時,應加整形工序使之達到要求。

3)拉深

對于各類空心件,多采用拉深模進行一次或多次拉深成形,最后用修邊工序達到高度要求。當徑向公差要求較小時,常采用變薄量較小的變薄拉深代替末次拉深。當圓角半徑太小時,應增加整形工序以達到要求。對于批量不大的旋轉體空心件,當工藝允許時,用旋壓加工代替拉深更為經(jīng)濟。對于帶凸緣的無底空心件,當直壁口部要求不嚴,且工藝允許時,可考慮沖孔翻邊達到高度要求,這樣較為經(jīng)濟。對于大型空心件的小批量生產(chǎn),當工藝允許時,可用焊接代替拉深,這更為經(jīng)濟。

2.確定沖壓工序的順序與數(shù)目

沖壓工序的順序,主要是根據(jù)零件的形狀而確定的,確定其順序的一般原則如下:

(1)對于有孔或有切口的平板零件,當采用單工序模沖裁時,一般應先落料,后沖孔(或切口);當采用級進模沖裁時,則應先沖孔(或切口),而后落料。

(2)對于多角彎曲件,當采用簡單彎曲模分次彎曲成形時,應先彎外角,后彎內角。如果孔位于變形區(qū)(或靠近變形區(qū))或孔與基準面有較高的要求時,必須先彎曲,后沖孔。否則,都應先沖孔,后彎曲。這樣安排工序可使模具結構簡化。

(3)對于旋轉體復雜拉深件,一般是由大到小為序進行拉深,或先拉深大尺寸的外形,后拉深小尺寸的內形;對于非旋轉體復雜拉深件,則應先拉深小尺寸的內形,后拉深大尺寸的外形。

(4)對于有孔或缺口的拉深件,一般應先拉深,后沖孔(或缺口)。對于帶底孔的拉深件,有時為了減少拉深次數(shù),當孔徑要求不高時,可先沖孔,后拉深。當?shù)卓滓筝^高時,一般應先拉深后沖孔,也可先沖孔,后拉深,再沖切底孔邊緣,使之達到要求。

(5)校平、整形、切邊工序,應分別安排在沖裁、彎曲(或拉深)之后進行。工序數(shù)目主要是根據(jù)零件的形狀與公差要求、工序合并情況、材料極限變形參數(shù)(如拉深系數(shù))來確定的。其中工序合并的必要性主要取決于生產(chǎn)批量。一般在大批生產(chǎn)中,應盡可能把沖壓基本工序合并起來,采用復合?；蚣夁M模沖壓,以提高生產(chǎn)率,減少勞動量,降低成本;反之以采用單工序模分散沖壓為宜。但是,有時為了保證零件公差的較高要求,保障安全生產(chǎn),批量雖小,也需要把工序作適當?shù)募?用復合?；蚣夁M模沖壓。工序合并的可能性主要取決于零件尺寸的大小、沖壓設備的能力和模具制造的可能性與使用的可能性。

在確定沖壓工序順序與數(shù)目的同時,還要確定各中間工序的形狀和半成品尺寸。6.1.5確定模具類型與結構型式

在沖壓工藝方案確定后,各道工序采用何種類型的模具也就相應確定了,再選定合適的定位裝置、卸料裝置、出件裝置、壓料裝置和導向裝置,那么模具的結構型式就基本確定了。6.1.6選擇沖壓設備

根據(jù)沖壓工序的性質選定設備類型,根據(jù)沖壓工序所需的沖壓力和模具尺寸選定沖壓設備的技術規(guī)格。

必須指出,編制沖壓工藝規(guī)程的各步驟是相互聯(lián)系的,很多工作都交叉進行或同時進行。6.2制訂沖壓工藝方案實例

圖6－2為底部帶孔的圓筒形零件,材料為10鋼,板厚3mm,其沖壓工藝方案的確定如下。圖6－2底部帶孔的圓筒形零件6.2.1工藝分析

該零件為空心的圓筒形零件,在滿足工藝性要求時,如進行大批量生產(chǎn),一般是采用拉深成形的。圓筒形件的毛料為圓形板料,可以通過落料獲得。零件底部的孔如滿足工藝性要求,可通過沖孔得到。因此,該零件在滿足沖壓工藝性要求的前提下,采用的沖壓工序是落料、拉深和沖孔,最后再安排一道切邊工序。

該零件外徑為?100+1.40,其精度大致為IT15級,拉深工藝可以保證;

該零件底部孔為?40+0.150,其精度大致為IT11級,普通沖裁工藝可以保證;該零件的圓角半徑r8能滿足拉深工藝對該處圓角的要求(r≥(2~3)t);

該零件底部孔的尺寸?40遠遠大于沖裁工藝對最小孔徑的要求(d≥1.0t);

該零件底部孔壁到筒形件壁部距離為a=50-20-3=27mm,遠離圓角處。

綜上所述,該零件的精度及結構尺寸都能滿足沖壓工藝性的要求,在大批量生產(chǎn)時,可用沖壓加工。沖壓的基本工序為落料、拉深和沖孔。1．毛料尺寸計算

因查表4－2得修邊余量δ=5mm,則H=h+δ=118.5+5=123.5(mm)依據(jù)圓筒形件拉深時的毛料尺寸計算公式(式4－1):代入各數(shù)值,可得D≈236(mm)

2.拉深次數(shù)

因查表4－3得極限拉深系數(shù):m1=0.5~0.53取0.53m2=0.75~0.76取0.76零件所需拉深系數(shù):所以該零件不能一次拉深成形。d1=m1D=0.53×236=125.08(mm)d2=m2d1=m1m2D=0.53×0.76×236=95.06<97(mm)所以該零件需二次拉深成形。

3.中間工序尺寸計算

因按極限拉深系數(shù)計算后,d2＜d。對各道工序的拉深系數(shù)做適當調整,取第一次拉深后直徑為?126,此時m1=0.534。

第一次拉深后的半成品尺寸為d1=126(mm)第二次拉深成零件需要的尺寸為d2=97(mm)(此時m2＝0.77)h2=123.5(mm)6.2.3工藝方案

根據(jù)以上分析,沖壓該零件可能有以下幾種方案(模具結構見圖6－3):

方案一:落料(圖(a))→沖孔(圖(b))→一次拉深(圖(c))→二次拉深(圖(d))

方案二:落料(圖(a))→一次拉深(圖(c))→二次拉深(圖(d))→沖孔(圖(e))

方案三:落料與沖孔復合(圖(f))→一次拉深(圖(c))→二次拉深(圖(d))

方案四:落料與一次拉深復合(圖(g))→二次拉深(圖(d))→沖孔(圖(e))

方案五:落料與沖孔復合(圖(f))→一次拉深與二次拉深在同套模具上完成(圖(h))

方案六:落料、沖孔與一次拉深三工序復合(圖(i))→二次拉深(圖(d))圖6－3各種方案的模具結構草圖除此之外,還有其它一些方案,這里不再一一列舉。

以上幾種方案中,方案一和方案二都是用單工序模沖壓,模具簡單,制造周期短,但工序分散,模具和設備數(shù)量要求多,生產(chǎn)率低。其中方案一是先沖底部孔后拉深的,這只在底部孔較小且距筒形件壁部距離遠的情況下才適合。當?shù)撞靠纵^大、離筒形件壁部距離近時,拉深變形中會影響底部的