冲压工艺设计

冲压工艺设计是针对具体的冲压零件，首先从其生产批量、形状结构、尺寸精度、

材料等方面入手，进行冲压工艺性审查，必要时提出修改意见；然后根据具体的

生产条件，并综合分析研究各方面的影响因素，制定出技术经济性好的冲压工艺

方案。其设计流程如图8.1.1所示，它主要包括冲压件的工艺分析和冲压工艺方

案制定两大方面的内容。

一般按以下步骤进行：

1．收集并分析有关设计的原始资料

冲压工艺设计的原始资料主要包括：冲压件的产品图及技术条件；原材料

的尺寸规格、性能及供应状况；产品的生产批量；工厂现有的冲压设备条件；工

厂现有的模具制造条件及技术水平；其他技术资料等。

图8.1.1 冲压工艺设计流程

其中，产品图是工艺设计最直接的原始依据；其他技术资料是冲压模设计的参考资料；而其余原始资料对确定冲压件的加工方法、制定冲压工艺方案和选择模具的结构类型均有着直接的影响。

2．产品零件的冲压工艺性分析与审查

冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。一般说来，工艺性良好的冲压件，可保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，产品质量稳定，成本低，还能使技术准备工作和生产的组织管理做到经济合理。冲压工艺性分析的目的就是了解冲件加工的难易，为制定冲压工艺方案奠定基础。

在产品零件冲压工艺性分析之前，应先进行冲压生产经济性分析。因为模具成本较高，约占冲压件总成本的10%～30%，冲压加工的优越性主要体现在批量生产情况下，而生产量小时，采用其他加工方法可能比冲压方法更经济。因此零件的生产批量是决定零件采用冲压加工是否较为经济合理的重要因素。

产品零件冲压工艺性分析以产品零件图为依据，认真分析研究该零件的形状特点、尺寸大小及精度要求，所用材料的冲压成形性能，分析冲压生产产生各种质量问题的可能性。特别要注意零件的极限尺寸(如最小冲孔尺寸，最小窄槽宽度，最小孔间距和孔边距，最小弯曲半

径，最小拉深圆角半径等)、尺寸公差、设计基准及其他特殊要求。因为这些要素对所需的工序性质、数量、排列顺序的确定以及冲压定位方式，模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响。

经过上述的分析研究，如果发现冲压件的工艺性不合理，则应会同产品设计人员，在不影响产品使用要求的前提下，对冲压件形状、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等进行适当的修改。

如图8.1.2所示零件的三个安装孔有精确的位置要求，而外形是无关紧要的，因此在对零件的外形稍加修改后可以将原来有废料排样A变为无废料排样B。结果，在不影响零件精度的条件下，材料利用率提高40％，生产率提高一倍。

如图8.1.3a）所示零件为两个弯曲件焊接而成，在不影响使用条件下改为如图8.1.3b）所示一个整体零件，即减少了一个零件，又使工艺过程变得简单，还节约了原材料。

图8.1.2 冲裁件的形状改进图8.1.3 弯曲件的形状改进

3．制定冲压工艺方案

在冲压工艺性分析的基础上，拟定出可能的几套冲压工艺方案，然后根据生产批量和企业现有生产条件，通过对各种方案的综合分析和比较，确定一个技术经济性最佳的工艺方案。

一般说来，制定冲压工艺方案主要包括以下内容：通过分析和计算，确定冲压加工的工序性质、数量、排列顺序和工序组合方式、定位方式；确定各工序件的形状及尺寸；安排其他非冲压辅助工序等。

(1)工序性质的确定

冲压件的工序性质是指该零件所需的冲压工序种类。冲压工序性质应根据冲压件的结构形状、尺寸和精度要求，各工序的变形规律及某些具体条件的限制予以确定。通常说来，在确定工序性质时，可从以下三方面考虑。

① 一般情况下，可以从零件图上直观地确定工序性质

如图8.1.2 所示平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等冲裁工序。当零件的平面度要求较高时，还需在最后采用校平工序进行精压；当零件的断面质量和尺寸精度要求较高

时，则需在冲裁工序后增加修整工序，或直接用精密冲裁工艺进行加工。

如图8.1.3所示弯曲件冲压加工时，常采用剪裁、落料、弯曲工序。当弯曲件上有孔时，还需增加冲孔工序；当弯曲件弯曲半径小于允许值时，常需在弯曲后增加一道整形工序。

各类空心件多采用剪裁、落料、拉深和切边等工序。对于带孔的拉深件，还需采用冲孔工序。当拉深件径向尺寸精度要求较高或圆角半径较小时，则需在拉深工序后增加一道精整或整形工序。当拉深件底部厚度大于壁厚时，可以采用变薄拉深。

② 在某些情况下，需对零件图进行计算、分析比较后，确定工序性质

如图8.1.4a）所示的零件，材料为Q235，料厚为1．5mm，从形状上初步判断可用落料、冲孔与翻边三道工序或落料冲孔与翻边两道工序完成。但经过计算分析后发现，由于翻边系数小于极限翻边系数，使翻边高度达不到零件的要求，因而应改用落料、拉深、图8.1.4 内孔翻边件

冲孔、翻边工序，如图8.1.4b）所示。

又如图8.1.5所示的零件，材料为08钢，料厚为0.8±0.08mm，图a）所示零件采用落料、拉深和冲孔三道工序，若图（b）所示零件也采用这样的冲压工艺，则经计算拉深前的坯料直径应为φ81mm，其拉深系数为33/81=0．4，小于极限拉深系数，而且零件根部的圆角半径较小(R2)，形成了对拉深变形很不利的条件。生产中采用图b)所示的工艺过程，即经过落料冲孔复合、拉深、冲底孔与切边、冲六个φ6mm 孔等四道工序制成。

③ 有时为了改善冲压变形条件或方便工序定位，需增加附加工序

如图8.1.5b)所示的零件冲压工艺中增加预冲孔φ10．8mm的工序，是根据变形需要而增加的附加工序，此孔并非零件上的一部分，生产中叫做变形减轻孔，其作用是使拉深时坯料内部(小于φ33mm的部分)金属向外扩展；因而就能减少外部(大于φ33mm的部分)金属向内收缩，使变形区发生变化，变形方式增加，从而一次拉深即可得到要求。因此，生产中经常采用这类变形减轻孔或者工艺切口，达到改善冲压变形条件、提高成形质量的目的。