六冲压工艺及模具设计

第六章冲压工艺规程

内容简介：

掌握冲压工艺过程设计环节、一般冲压工艺方案确实定以及对应的模具构造设计。

章节内容：

6.1冲压工艺过程设计环节

6.2冲压工艺方案确实定

6.3冲压工艺过程设计实例

学习目的与规定：

1.理解冲压工艺过程设计环节；

2.理解冲压工艺方案确实定措施。

重点内容：

冲压工艺方案确实定

难点内容：

冲压工艺方案确实定以及对应的模具构造设II。

重要参照书：

[1]王同海.实用冲压设计技术.北京：机械工业出版社，2023

[2]冯炳尧.模具设计与制造简要手册.上海：上海科学技术出版社，2023

复习思索题：

6-1简述冲压工艺过程设计的一般流程？

6-2分析图6.1零件的工艺性？

6-3详细分析图6.9汽车空调前端盖日勺冲压工艺设计过程？

例题与解答：

[1]冲压工艺设计过程应用举例

电子教材

6.1冲压工艺过程设计环节

冲压工艺过程是冲压件各加工工序口勺总和。加工工序不仅包括冲压所用到口勺冲压加工基

本工序，并且包括基本工序之前日勺准备工序、基本工序之间的辅助工序和基本工序之后口勺后

续工序。工艺过程设计R勺任务就是根据生产条件，对这些工序的先后次序做出合理安排（协

调组合），其基本规定是技术上可行、经济上合算，还要考虑操作以便与安全。冲压工艺过

程的优劣，决定了冲压件的质量和成本，因此，冲压工艺过程设计是一项十分重要日勺工作。

1.分析冲压件零件图

产品零件图是制定冲压工艺方案和模具设计的重要根据，制定冲压工艺方案要从产品

的零件图入手。分析零件图包括技术和经济两个方面:

⑴冲压加工的I经济性分析根据冲压件的生产大纲，分析产品成本，阐明采用冲压生产

可以获得欧I经济效益。

⑵冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指该零件冲压加工日勺难易程度。技术方面，

重要分析该零件H勺形状特点，尺寸大小，精度规定和材料性能等原因与否符合冲压工艺H勺规

定。假如发现冲压工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可

修改。

2.制定冲压工艺方案

⑴在分析了抑压件的_L艺性之后，一般在对，序性质、，序数目、工序次序及组合方

式的分析基础上，制定几种不〜样日勺冲压工艺方案。

⑵从产品质量、生产效率、设备占用状况、模具制造的难易程度和模具寿命高下,工

艺成本、操作以便和安全程度等方面，进行综合分析•、比较，确定适合于工厂详细生产条件

的最经济合理II勺工艺方案，

3.确定冲压并设计各工序的工艺方案

根据所确定的零件成形的总体方案，确定并设计各道冲压工序的工艺方案。

2＞确定冲压工序的工艺方案的内容。

⑴确定完毕本工序成形U勺加工措施；

⑵确定本工序的重要工艺参数；

⑶根据各冲压工序的成形极限，进行必要的成形工艺计算；

⑷确定各工序的成形力，计算本工序的材料、能源、工时的消耗定额等；

⑸计算并确定每个工序件H勺形状和尺寸，绘出各工序图。

平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等工序；

当工件平直度规定高时，需在最终采用校平工序进行精整；

当工件H勺断面质量和尺寸精度规定高时，需在最终增长修整工序，或用精密冲裁工艺；

弯曲件冲压时，常采用剪裁、落料、弯曲工序；若弯曲件上有孔，还需增长冲孔工序；当弯曲件

弯曲半径不大于容许值时，常需在弯曲后增长一道整形工序；

拉深件冲压时，常采用剪裁、落料、拉深、切边工序；当拉深件径向尺寸精度较高或圆角半径较

小时，需在拉深后增长一道精整或整形工序。

在某些状况卜，需进行必要的分析比较后，才能精确地确定出工序性质。有时，为了改善冲压变

形条件或以便定位，往往帘要增长某些辅助工序。

6.2.2工序数目确定

1.冲压件的形状、尺寸规定

2.工序合并状况

料薄、尺寸小的冲压件，宜通过工序合并，川级进工序进行冲压：形位精度高"勺冲压件，

宜通过工序合并，用复合工序加工有关尺寸，反之宜采用单工序分散冲压。工序合并与否，

还需要考虑冲压设备能力、模具制造能力、模具造价及使用的可靠性。

3.冲压件U勺尺寸精度及形位公差规定

弯曲件弯曲角度公差规定较高时，需增长校正弯曲；有凸缘拉深件底部与凸缘有平面度

规定期，要增长整形工序，

拉深件的口部、翻边件的边缘等都难以直接做到规则而平齐，因而一般状况下，拉深件、

翻边件等最终均有一道修边工序。若对周围口部没有较高规定期，修边工序可省略。

4.操作安全与以便方面口勺规定

工人操作与否安全、以便也是在确定工艺方案时要考虑口勺一种十分重要的问题。

例如，对于某些形状复杂、需要进行多道工序冲压的I小型件，假如用单工序模分步冲压，

需要用手钳放置或取出坯料/工序件/制件，多次进出危险区域，很不安全。还也许出现定位

困难。为此，有时虽然批量不大，也采用比较安全时级进模进行冲压。图6.5所示为一实例。

H65形状震余的小冲压件在圾造幡上连爆冲压的梅桂

1一“aI।A”废Hr3一即功.S-H.HI।6-H«Wlh7f

工序次序的安排

工序次序是指冲压加工过程中各道工序进行的先后次序。冲压工序H勺次序应根据工件的形状、

尺寸精度规定、工序的性质以及材料变形的规律进行安排。•般遵照如下原则：

1.对于带孔或有缺口的冲压件，选用单工序模时，一般先落料再冲孔或缺口。选用持续

模时，则落料安排为最终工序。

2.假如工件上存在位置靠近、大小不一的两个孔，则应先冲大孔后冲小孔，以免大孔冲

裁时的材料变形引起小孔的形变。

3.对于带孔的弯曲件，在一般状况下，可以先冲孔后弯曲，以简化模具构造。当孔位于

弯曲变形区或靠近变形区，以及孔与基准面有较规定期，则应先方曲后冲孔。

4.而于带孔口勺拉深件，一般先拉深后冲孔。当孔的位置在工件底部、且孔H勺尺寸精度规

定不高时，可以先冲孔再拉深。

5.多角弯曲件应从材料变形影响和弯曲时材料口勺偏移趋势安排弯曲的次序，一般应先弯

外角后弯内角。

6.对于复杂的旋转体拉深件，一般先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形。对于复

杂的非旋转体拉深尺寸的应先拉深小尺寸的内形，，后拉深大尺寸欧J外部形状。

7.整形工序、校平工序、切边工序，应安排在基本成形后来。

工序件/半成品形状与尺寸

对的地确定冲压工序间半成品形状与尺寸可以提制冲压件的质量和精度，确定期应注怠下述

几点：

1.对某些工序的半成品尺寸，应根据该道工序的极限变形参数计算求得。如多次拉深时

各道工序的半成品直径、拉深件底部的翻边前预冲孔直径等，都应根据各自的极限拉深系数

或极限翻边系数计算确定，图6.2.4所示工件出气阀罩盖的冲压过程。该冲压件需分六道工

序进行，第一道工序为落料拉深，该道工序11勺拉深后半成品直径(p22亳米是根据极限拉深

参数计算出来IJ勺成果。

2.确定半成品尺寸时，应保证已成形的部分在后来各道工序中不再产生任何变动，而待

成形部分必须留有恰当的材料余量，以保证后来各道工序中形成工件对应部分的需要。例如

图6.2.4中第二道工序为再次拉深，拉深直径为(p16.5亳米，该成形部分的形状尺寸与工

件对应部分相似，因此在后来各道工序中必须保持不变。假如第二道工序中拉深底部为平底,

而第三道工序成形凹坑直径为q>5.8亳米，拉深系数(m=5.8/16.5=0.35)过小，周围材料不

能对成形部分进行补充，导致第三道工序无法正常成形。因此，只有按面积相等的计算原则

储存必需日勺待成形材料，把半成品工件的底部拉深成球形，才能保证第三道T序凹坑成

形的顺利进行。

材料：H62厚度：0.3mm

1一落料、拉深2一再拉深3一成形4一冲孔.切边5—内孔、外缘翻边6一折边

图6.2.4出气阀罩盖H勺冲压过程

图6.2.5曲面零件拉深时的半成品形状

3.半成品的J过渡形状，应具有较强的抗失稳能力。如图6.2.5所示第一道拉深后H勺半成

品形状，其底部不是一般的平底形状，而做成外凸H勺曲而。在第二道工序反拉深时，当半成

品的曲面和凸模曲面逐渐贴合时，半成品底部所形成的曲面形状具有较高的抗失稳失稳能力,

从而有助于第二道拉深工序。

4.半成品H勺过渡形状与尺寸时应考虑其对工件质量日勺影响。如多次拉深工序中，凸模H勺圆

角半径或宽凸缘边工件多次拉深时日勺凸模与凹模圆角半径都不适宜过小，否则会在成形后的

零件表面残留下经圆角部位弯曲变薄口勺痕迹使表面质量下降。

6.3冲压工艺过程设计实例

卜面通过两个实例进一作说明冲压工艺过程设计.

例64图6.9为汽乍空调器前端盖，材料为08F钢，属于大量生产.要求确

定工艺过程方案.

图&9汽车空调器

(I)制件结构工艺性分析*

读冲压件属于阶佛形筒形件.其尺寸精度按前述各章所规定判断，可以通过普通冲压

加工方法获科,而E).5.RI.M.5以及平面度要求均需通过整形T序方能达到.

(2)工序性质确定

对于5的凸包，由于坏料直径与凸模直径之比显然大于2.5(参见图1.13(d)),且凸包高

度=3八不能拉深成形・通过简单的工艺试验验证.该凸包可通过一次局部胀形我价，且

对坯料外Ml尺寸影响很小.所以,各大直径部分的拉深可以看作是不带凸包部分的有凸缘

阶悌筒形竹的拉深(如图6.10所示，为了计算及表述方便，图中尺寸已全部转化为材料的中

纹尺寸)，只要将制件的形状成形好,其他工序就比较容易/,

由此可判定该制件所需的基本冲压工序为局部胀形、拉深、冲孔(包)、切边.

(3)工序数目、工序序的确定

依据图6.10,按46节中的有关公式，参照相关设计手册.计算出坯料真径为695mm(含

切边余置.计算过程略).于是坯料相对厚度〃D=1/95=1.056%.

按4.7.2小节中介绍.若该阶梯筒形件采用由大台阶至小台阶的拉深方法,两个台阶出

径之比为36451.1R0.712,显然小于衣4.2中规定的极限拉深系数(0.750.76),故由大台

阶拉至小台阶不能一次拉出,需2次拉成.

若采用先拉小台阶再拉大台阶的拉深方法,拉深小台阶时的拉深系数为36.4/95=

0.383,凡通过工艺计算,第1次拉成小台阶部分后［高度为22T5=7(mm小中间坯料1*(

径091mm(按拉入凹模材料比制件最后对应的实际表面积多3%~5%计算.过程略)，

于是4⑴办"=91/36.4=25作表4.16可知极限拉深系数为0.38,说明从095回坯料可一

次拉出读小台阶.拉大台阶(851.1)时.由于小台阶已成形.且处于大台阶筒形件底部,因

此,大台阶拉深可视为由宜径。=。91圆坯料，拉成凸绿自径076、筒体H径051.1的有

凸绿拉深，于是4/d=76/51.1P.487,拉深系数川1=〃。=51.1/91=0.56,此值大于表4.16

中所列有凸缘件首次拉深的极限拉深系数0.49・说明该台阶可一次拉深成形.

采取上述2种我深方法，通过拉深所得到的拉深件I.序件/半成M形状尺寸如图6.11

所示.由图可知.RQ5.R2.5.4及平面度精度均未达锻终要求,且各台阶直径和高度都

略大于最终冲压件图要求，这是因为在后续整形工序中,还有一小部分材料需要流动，以

遇免整形时小恻角部位的材料过度变薄.这类中间尺寸确定的依据是保证各部位金属材料

表面积等于或略大于(大3%5%)制件图中各相应部位的实际面积(计算尽量精确)，而在实

际生产中，是通过严格控制各次拉深时凸模进入凹模的深度来实现的.

96.10前■■的拉深件形状尺寸S6.11前端■拉源件工序件/半成品彩状尺寸

在S/?9凸包处•.先冲。5孔对整形获得R\圆角时材料的变形流动有利一底部

材料的转移（孔径扩大）而使各158角得到M小，考虑整形对孔的影响，此时冲孔凸模设计成

。4.8左右，并将冲扎与整形史合起来（先冲孔再整形）一次成形.当然，这样得到的孔径精

度不高.若孔柱尺寸精度要求较高时，则不宜采用此安持.

其他各孔（包）由于孔（包）径尺寸要求较岛.且距整形附角处距离较近，故不宜安掉在整

形前完成.又考点到各孔（包）的相对位置要求较高，且最小孔边距大于表2.16中规定，故

冲孔（包）工序可以和切边工序复合起来.

（4）工艺方案确定

综上所述.潼料件有两种冲伍T艺方案,凡工序图分别如图6.12和图6.13所示.

S612由大白舱到小台附拉潦的工艺方案

（a）胀影常料复合：（b）第1次拉深；（c）第2次拉潭，

（d）第3次投深：（c）冲孔整形复合।⑴冲