沖壓工藝設(shè)計指導(詳細版).ppt

第11章沖壓工藝設(shè)計,教學要求: 了解沖壓工藝設(shè)計的內(nèi)容 掌握沖壓工藝設(shè)計的方法和步驟,沖壓工藝設(shè)計,沖壓工藝設(shè)計也稱為沖壓工藝過程設(shè)計。 沖壓工藝過程是指沖壓件加工時各加工工 序(包括沖壓產(chǎn)品所用到的沖壓加工基本工序及 準備工序、輔助工序和后續(xù)工序)的總和以及這 些工序的先后次序排列與協(xié)調(diào)組合。 沖壓工藝過程設(shè)計的宗旨是必須保證產(chǎn)品質(zhì) 量和生產(chǎn)率、必須考慮經(jīng)濟效益和操作的方便及 安全，全面兼顧生產(chǎn)組織各方面的合理性與可行 性，還必須充分重視環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展等多方 面問題。,1沖壓工藝設(shè)計的內(nèi)容和程序 （1）原始資料準備 在接到?jīng)_壓件的生產(chǎn)任務(wù)之后，首先需要熟 悉原始資料，透徹地了解產(chǎn)品的各種要求，為此 后的沖壓工藝設(shè)計掌握充分的依據(jù)。 原始資料的內(nèi)容包括：生產(chǎn)任務(wù)書或產(chǎn)品 圖及其技術(shù)條件。原材料情況：板材的尺寸規(guī) 格、牌號及其力學性能和沖壓性能；生產(chǎn)綱領(lǐng) 或生產(chǎn)批量；生產(chǎn)單位可選用的沖壓設(shè)備的類 型、型號、技術(shù)參數(shù)及使用說明書；生產(chǎn)單位 或協(xié)作單位模具加工、裝配的能力與技術(shù)水平； 各種技術(shù)標準和技術(shù)資料。,（2）設(shè)計的主要內(nèi)容和步驟 各項設(shè)計內(nèi)容常?；ハ嗦?lián)系制約，因而各設(shè)計步驟 應前后兼顧和呼應，有時要互相穿插進行。 沖壓件的工藝性分析 工藝性分析就是對產(chǎn)品的沖壓加工方案進行技術(shù)和 經(jīng)濟上的可行性論證，確定該產(chǎn)品沖壓工藝性的好壞。 由產(chǎn)品圖對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料 性能進行分析，看其是否適合采用沖壓的方法進行加 工。(圖紙上沒有標注公差的，為自由公差，按IT12IT14，查公差表 ） 首先判斷該產(chǎn)品需要哪幾道沖壓工序，各道中間半 成品的形狀和尺寸由哪道工序完成，各個工序沖壓工 藝性要逐個分析，然后判定該沖壓件加工的難易程 度，確定是否需要采取特殊工藝措施。 凡沖壓工藝性不好的，可會同產(chǎn)品設(shè)計人員，在保 證產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件的形狀、尺寸、 精度要求及原材料作必要的修改。,確定最佳工藝方案 在產(chǎn)品工藝性分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合工藝計算，提出各種 可能的工藝方案并經(jīng)分析、比較、論證，最終確定最佳工 藝方案。（要從技術(shù)上、經(jīng)濟上以及其他方面進行論證） 選定模具結(jié)構(gòu)類型 按工藝方案，確定各道工序的模具類型（如單工序模、 復合模、級進模）及模具總體結(jié)構(gòu)（如正裝還是倒裝、送 料方向、導向方式、定位方式、卸料和出件方式等），繪 出其結(jié)構(gòu)草圖并初步確定其總體尺寸。有時還要計算沖模 的壓力中心等（圓形和對稱的制件壓力中心就在其幾何中 心，可以不計算，其他形狀的制件都要計算壓力中心；級 進模一定要計算壓力中心。壓力中心位置計算出來后要保 證模具的壓力中心與模柄中心線和滑塊中心線重合）。,確定模具類型的一般原則： 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（或簡易模具），按沖壓工序逐步來完成，以簡 化模具制造、降低沖壓件的生產(chǎn)成本。如果生產(chǎn)批量很 大，應盡量考慮將幾道工序組合在一起的工序集中的方 案以提高生產(chǎn)效率，可采用一副模具完成多道沖壓工序 的復合?；蚣夁M模。 對于一些不便拿取的小沖壓件，為方便送料和操作 安全，批量小時也可采用工序集中的復合?；蚣夁M模； 對于大型沖壓件，考慮到工序間的傳遞不便和采用單工 序模有可能使模具費用增加等因素，批量小時也可采用 復合模。 制件精度要求不高可采用簡單模，制件精度要求高 時應采用級進模或復合模。,完成工藝計算 毛坯尺寸的計算，彎曲件和拉深件要計算 毛坯尺寸，落料件要計算條料寬度。 排樣及材料利用率計算，落料和級進模要 設(shè)計排樣方式，要確定搭邊值和送料步距；還 要計算材料利用率。 沖壓所需的力、功計算，包括完成沖壓變 形所需的力及各種工藝力（工藝力應根據(jù)具體的 模具結(jié)構(gòu)進行計算）；有時還要進行變形功的計 算和電機功率校核。 各工序半成品件尺寸計算，例如多次拉深 要計算每次拉深后的半成品尺寸。 凸、凹模工作部分尺寸計算等等。,合理選用沖壓設(shè)備 根據(jù)工藝計算結(jié)果（沖壓力、功）和模具 空間尺寸（封閉高度及外形尺寸）的估算值 等，結(jié)合本單位的現(xiàn)有設(shè)備條件合理選擇各道 沖壓工序的設(shè)備。 選擇沖壓設(shè)備的依據(jù)： 公稱壓力、壓力行程曲線、電機功率等 閉合高度及其調(diào)節(jié)量 滑塊行程 工作臺面尺寸 其它參數(shù)如模柄孔尺寸、墊板厚度等,（3）編寫工藝文件和設(shè)計計算說明書 工藝文件指工藝過程卡（簡稱工藝卡）之類。 沖壓工藝文件一般以工藝卡的形式表示，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、加工工序簡圖（半成 品形狀和尺寸）、模具的結(jié)構(gòu)形式種類、選定的 沖壓設(shè)備規(guī)格型號、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。 將上述內(nèi)容以表格的形式表示，便稱作工藝 卡，工藝卡是組織文明生產(chǎn)的主要依據(jù)。 ,設(shè)計計算說明書是制定工藝卡的依據(jù)。 設(shè)計計算說明書應簡明全面地紀錄各工序 設(shè)計的概況；沖壓工藝性分析及結(jié)論；工藝方 案的分析比較和確認的最佳方案；各項工藝計 算的結(jié)果，如毛坯尺寸、排樣、沖壓次數(shù)、半 成品尺寸、工序的沖壓力和功等，模具類型和 設(shè)備選擇的依據(jù)與結(jié)論；必要時，說明書中可 用插圖方式達意。工藝卡和設(shè)計計算說明書都 是重要的技術(shù)文件。,2工藝方案的確定 工藝方案確定是在沖壓件工藝性分析之后 應進行的重要設(shè)計環(huán)節(jié)。這一設(shè)計環(huán)節(jié)需要作 以下幾步工作。 （1）列出沖壓所需的全部單工序 根據(jù)產(chǎn)品圖結(jié)合工藝計算，提出沖壓該產(chǎn) 品所需的所有基本工序。 除了基本的成形工序外，有時還要根據(jù)產(chǎn) 品的具體要求，增加一些附加工序，如： 平面度要求較高的工件，應增加一道校平 工序。 彎曲件的彎曲半徑小于允許值時，則在彎 曲后應增加一道整形工序。,當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或多道整形工序。 當工件的斷面質(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。 當工件的變形次數(shù)較多時，要考慮增加中 間退火工序以消除加工硬化，恢復材料的塑 性，以利后續(xù)的成形。 當工件對毛刺大小有要求時，要考慮增加 去毛刺工序。,（2）沖壓順序的初步安排 對于所列的各道加工工序，還要根據(jù)其變形性 質(zhì)、質(zhì)量要求、操作方便等因素，對工序的先后順 序作出安排。 安排工序先后順序的一般原則： 對于帶孔或有缺口的沖裁件，如果選用單工序 模，一般先落料，再沖孔或沖缺口。若用級進模， 則落料排在最后工序。 對于帶孔的彎曲件，其沖孔工序的安排，應參 照彎曲件的工藝性分析進行。 多角彎曲件，有多道彎曲工序，應從材料變形 影響和彎曲時材料竄移趨勢兩方面考慮安排先后彎 曲的順序。一般先彎外角，后彎內(nèi)角。 ,對于帶孔的拉深件，一般是先拉深后沖孔， 但當孔的位置在工件底部，孔徑較小且孔徑尺寸 精度要求不高時，也可先沖孔后拉深。若孔的位 置在凸緣處，則一定要先拉深后沖孔。 對于形狀復雜的拉深件，為便于材料的變形 流動，應先成形內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 附加的整形工序、校平工序，應安排在基本 成形工序之后。,（3）工序的組合 對于多工序加工的沖壓件，還要根據(jù)生產(chǎn)批 量、尺寸大小、精度要求以及模具制造水平、設(shè) 備能力等多種因素，將已經(jīng)初步依序而排的單工 序予以必要的組合（包括復合）。 組合時，有時可能對原順序作個別調(diào)整。 一般而言，厚料、低精度、小批量、大尺寸 的產(chǎn)品宜用簡單模單工序生產(chǎn)；薄料、小尺寸、 大批量的產(chǎn)品宜用級進模連續(xù)生產(chǎn)；形位精度高 的產(chǎn)品應用復合模加工。 ,對于某些特殊的或組合式的沖壓件，除沖壓 加工外，還有其它輔助加工，如鉆孔、車削、焊 接、鉚合、去毛刺、清理、表面處理等。對這些 輔助工序，可根據(jù)具體的需要，穿插安排在沖壓 工序之前、之間或之后進行。 經(jīng)過工序的順序安排和組合，就形成為工藝 方案?？尚械墓に嚪桨缚赡苡袔讉€，必須從中選 擇最佳方案。,（4）最佳工藝方案的確定 技術(shù)上可行的各種工藝方案總有各自的優(yōu)缺 點，應綜合考慮各方面的因素從中確定一個最佳方 案。 確定最佳方案應考慮的因素：能可靠地保證產(chǎn) 品質(zhì)量和產(chǎn)量；使設(shè)備利用率最高；使模具成本最 低；使人力、材料消耗最少；操作安全方便。不僅 要從技術(shù)上，而且還要從經(jīng)濟上及其他方面反復分 析、比較、論證，才能選出最佳方案作為最終的工 藝方案。 最終的工藝方案確定后，接下來的工作便是根 據(jù)具體的工序進行詳細的工藝計算。 再下一步的工作便是進行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和 模具的零部件設(shè)計和計算。,3.模具設(shè)計 模具設(shè)計首先是確定模具的總體結(jié)構(gòu)（如正 裝還是倒裝、送料方向、導向方式、定位方式、 卸料和出件方式等），然后是對各個部分的具體 結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。 導料：采用導料板還是導料銷，需不需要側(cè) 壓裝置。 條料定距：采用側(cè)刃還是擋料銷還是其他方 式。 工序件定位：采用什么樣的定位方式：外形、 內(nèi)形、內(nèi)孔或是其他方式。,卸料方式：剛性卸料還是彈性卸料。 出件（料）方式：上出件（料）還是下出 件（料），剛性打件（料）還是彈性頂件 （料），彈簧頂件（料）還是橡皮頂件（料）。 模具導向方式：有無導向、導板還是導柱導 套導向、中間導柱還是后側(cè)導柱還是四角導柱、 滑動導向還是滾動導向等等。 繪制模具總裝圖。,模具零件的選用、設(shè)計及計算 1. 凸模、凹模 凸模工作部分形狀尺寸按制件圖確 定，安裝固定部分最好為圓形。小型圓形 凸?？刹闃藴省Ｍ鼓ｉL度根據(jù)模具總體結(jié) 構(gòu)確定。 凹模厚度和壁厚根據(jù)制件形狀尺寸按 有關(guān)公式計算確定。 2. 凸、凹模固定板的厚度 一般取凹模厚度的0.60.8倍。,3. 模架的選用 根據(jù)凹模的最大外形尺寸L、B，計算凹模 固定板的尺寸，根據(jù)它與凹模周界的關(guān)系，選 用標準上、下模座，然后按此選取標準模架。 由凹模的尺寸和標準模座的尺寸，確立其 他模具模板的尺寸，厚度一般可取固定板厚度。 4. 墊板 需不需要墊板，要進行強度校核。 5. 模柄的選用 模柄的結(jié)構(gòu)形式可查標準，模柄的尺寸必 須與壓力機模柄孔相適應。,6. 導料板尺寸 查表。 7. 卸料板 分彈性與剛性兩種，可查表確定或按總體 結(jié)構(gòu)的需要確定。 8. 彈性元件的選擇 可使用彈簧和橡膠，最好使用彈簧。根據(jù) 卸料力及卸料行程來決定彈簧的外徑、長度、 彈簧絲的直徑以及預壓力（彈簧或橡皮的選擇 一定要通過計算）。 9. 模具的閉合高度 確定以上模板厚度后，便可計算出模具的閉 合高度。,10. 螺釘、銷釘?shù)倪x擇 根據(jù)固定板或凹模的大小，選擇上下模板緊 固螺釘?shù)某叽绾蛡€數(shù)，根據(jù)螺釘?shù)拇笮?，確定銷 釘?shù)拇笮。N釘只需兩個，螺釘和銷釘查表選取。 根據(jù)卸料行程并參考凸模長度，確定卸料螺 釘?shù)拈L度，查表選取卸料螺釘。 11. 導柱、導套的選擇 確定導柱、導套的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)標準模架 上的導柱孔、導套孔來確定導柱和導套的安裝尺 寸，根據(jù)閉合高度，來確定導柱的長度。,12. 壓力機校核 閉合高度 Hmin-H10HHmax-H5 工作臺面尺寸 工作臺面尺寸一般應大于模具底座5070mm 工作臺中心孔尺寸應滿足工藝要求。 滑塊行程 滑塊行程應保證方便地放入毛坯和取出零件。 沖裁模一般不需要校核滑塊行程； 主要是拉深模和彎曲模需要校核：大于兩倍 工件高度。有些模具導柱、導套不能脫離接觸， 則滑塊行程不能過大。,繪制模具圖應注意的事項 1.圖紙應遵守機械制圖國家標準： 1）圖幅大小應按標準，并畫上邊框。 2）視圖布排、投影關(guān)系應符合機械制圖標準。 3）尺寸、公差、形位公差、粗糙度的標注應符 合機械制圖國家標準。 4）裝配圖中零件序號的排列應符合機械制圖標 準。 5）標題欄、明細表應符合機械制圖國家標準。 6）數(shù)字、文字、符號應采用長形仿宋體。,2.繪制模具圖紙的基本要領(lǐng)和注意事項： 1）裝配圖 繪制裝配圖的目的：反映模具的工作原理、 裝配關(guān)系及各種零件的數(shù)量。 對于簡單模具，通常用一個主視圖和一個 俯視圖表達即可。復雜模具可增加視圖。 繪制主視圖應選擇模具工作時運行到下死 點的位置。主視圖一般采用全剖（少數(shù)簡單對 稱的模具也有用半剖的），盡量將模具中的零 件都剖切到（至少主要零件要剖切到），對于 少數(shù)未剖切到的部位也允許畫出。剖視圖中實 心件（如凸模等）不畫剖面線，空心件（如凹 模等）要畫剖面線。相同零件可只剖一個。,主視圖中板料（或毛坯）、制件、沖孔廢 料等要涂黑。,繪制俯視圖時要拿掉上模畫下模。俯視圖 中要將條料及其定位方式用假想線（雙點劃線） 畫出。,裝配圖中一般只標注模具的封閉高度和長、 寬尺寸，其他尺寸（包括配合尺寸）不必標出。,裝配圖的右上角要畫出本工序的制件圖和 毛坯圖并標注尺寸，落料工序和級進模都要畫 出排樣圖并標注步距及料寬。,裝配圖的右下角畫標題欄和明細表。標題 欄中要注明該模具的名稱如：XXXX落料模、 XXXX彎曲模、XXXX落料拉深模等。明細表中 的序號要從下往上排。明細表的內(nèi)容一般有： 序號、名稱、數(shù)量、材料、規(guī)格、標準號、備 注等。 裝配圖中還要注明技術(shù)要求。不同的模具 技術(shù)要求有所不同。,2）零件圖 零件圖的用途：依據(jù)此圖對模具零件（不 需要加工的標準件除外）進行加工制造。 繪制零件圖的要求： 正確表達該零件的各部位形狀。 正確標注各部位尺寸及公差（公差要直 接標出數(shù)值而不是配合等級例如不允許標注 H7/m6）。 根據(jù)需要正確標注形位公差。 根據(jù)需要正確標注粗糙度。 注明該零件加工中的技術(shù)要求。 標題欄中應注明該零件的名稱、序號、 數(shù)量、材料、繪圖比例、設(shè)計者及設(shè)計日期等 內(nèi)容。,復習要點（本課程應掌握的主要知識點）： 一.沖壓成形的分類、特點及基本規(guī)律 1.沖壓