第一章沖壓工藝基礎知識第一節(jié)沖壓制件及其成形方法第二節(jié)沖壓模具與沖壓設備第三節(jié)沖壓件成形工藝性分析第四節(jié)沖壓成形工藝規(guī)程編制

沖壓是利用沖模通過加壓將對金屬、非金屬板料或型材分離、成形后結(jié)合而獲得制件的加工方法。沖壓主要用于加工板料制件，所以又有板料沖壓之稱。通常，在常溫下進行的沖壓又稱為冷沖壓。沖壓第一節(jié)沖壓制件及其成形方法一、沖壓制件

在汽車、電機、電器、家電及生活器皿、辦公機械、電腦、手機、儀表、拖拉機等行業(yè)中，大多數(shù)制件為冷沖壓件。例如，汽車的車身、盤底、油箱、散熱器片，電機、電器的鐵心硅鋼片，家電及生活器皿中的熱水器外殼、金屬餐具、金屬炊具等，辦公機械中的訂書機零件等，電腦機箱零件，手機金屬外殼等。沖壓制件1．沖壓制件類型

就沖壓加工而言，成形的產(chǎn)品類型包括外觀件和內(nèi)置件兩種類型。外觀件是指裸露在產(chǎn)品外面的、消費者一眼能看到的零配件，如外殼件；內(nèi)置件是指藏匿于產(chǎn)品或外觀件內(nèi)部，形成產(chǎn)品功能作用的零件，如接插件等。2．沖壓制件材料

沖壓制件常用材料包括金屬材料和非金屬材料。其中，金屬材料是沖壓最常用的材料，根據(jù)需要，有時也用非金屬材料，如紙、膠木、塑料、橡膠和云母等。（1）基本要求作為沖壓材料，應滿足的基本要求主要包括四個方面，即性能要求、工藝要求、板料厚度公差要求、表面質(zhì)量要求。1）性能要求。冷沖壓材料一般應具有一定的強度、剛度、沖擊韌度等力學性能要求。此外，有的冷沖壓材料還有一些特殊的要求，如傳熱性、耐熱性等。2）工藝要求。一般伸長率大、屈服較小、彈性模量大、硬化指數(shù)高有利于各種沖壓成形工序。其次，材料的化學成分對沖壓工藝性能的影響也較大，如果鋼中的碳、硅、硫、磷等元素的含量過高，就會使材料的塑性降低，脆性增加，導致材料的沖壓工藝性能變差。此外，良好的表面質(zhì)量、均勻的金相組織和較小的材料厚度對沖壓形成都有好處。3）板料厚度要求。板料的厚度公差應符合國家標準規(guī)定。因為一定的模具間隙適用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不僅直接影響制件的質(zhì)量，還可能導致沖壓模具和設備的損壞。4）表面質(zhì)量要求。板料的表面應光潔平整，無分層和機械性質(zhì)的損傷，無銹斑、氧化皮及其他附著物。表面質(zhì)量好的材料，沖壓時不易破裂，不易擦傷模具，工件表面質(zhì)量好。（2）常用牌號作為冷沖壓最常用的材料，金屬材料包括黑色金屬和有色材料兩類。常用的黑色金屬材料有：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，例如Q195、Q235等；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，例如08、08F、10、20等；低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，例如Q345（16Mn）、Q925（09Mn2）等；電工硅鋼，例如DT1、DT2等；不銹鋼，例如1Cr18Ni9T1、1Cr13等。常用的有色金屬有：銅及銅合金，例如T1、T2、H62、H68

等；鋁及鋁合金，例如1060、1050A、3A21、2A12等。（3）應用形式冷沖壓材料最常用的是板料，大量生產(chǎn)可采用帶料或卷板。板料供應狀態(tài)可分為M（退火狀態(tài)）、C（淬火狀態(tài)）、Y2（半硬態(tài)）等。板料有冷軋和熱軋兩種軋制狀態(tài)。二、沖壓制件成形方法

根據(jù)材料的變形特點，沖壓加工的基本工序可分為分離和變形兩大類。按沖壓方式的不同，沖壓加工又可分為許多基本工序，例如沖裁、彎曲、拉深和成形等。1．分離工序

分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線相互分開而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量沖壓件的工藝方法。分離工序中，坯料應力超過坯料的強度極限。工序名稱工序圖例工序特點落料

用沖模沿封閉線沖切板料，沖下的部分為制件，其余部分為廢料沖孔

用沖模沿封閉線沖切板料，沖下的部分是廢料切斷

用沖模沿不封閉切斷線切斷板料分離工序切邊

將半成品邊緣部分的多余板料切除切口

將板料部分切開，切口部分發(fā)生彎曲剖切

將半成品切成兩個或幾個制件，常用于成對沖壓分離工序2．變形工序

變形工序是指使坯料在不被破壞的條件下發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，轉(zhuǎn)化成為所需要的制件。變形工序中，坯料應力介于坯料的強度極限和屈服極限之間。工序名稱工序圖例工序特點彎曲

用沖模使坯料彎曲成一定形狀拉深

將坯料壓制成空心制件，壁厚基本不變變形工序脹形

使空心件（或管料）的一部分沿徑向擴張，呈凸肚形縮口

將空心件的口部縮小翻邊

將坯料或制件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣起伏

在坯料或制件上壓出肋條、花紋或文字，厚度在起伏處變薄變形工序三、沖壓成形特點及技術發(fā)展前景1．沖壓成形特點

（1）沖壓加工生產(chǎn)效率極高，如級進模沖壓速度可達800次/min，操作簡單，易實現(xiàn)自動化。（2）材料利用率高，沖壓能耗小，屬于無切削加工，經(jīng)濟性好。（3）沖壓制件的尺寸精度與沖模的精度有關，尺寸比較穩(wěn)定，互換性好。（4）可以利用金屬材料的塑性變形適當?shù)靥岣叱尚沃萍膹姸?、剛度等力學性能指標。（5）可獲得其他加工方法難以加工或不能加工的形狀復雜制件，如薄殼制件、大型覆蓋件（汽車覆蓋件、車門）等。（6）沖模使用壽命長，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。2．沖壓技術發(fā)展前景（1）工藝分析計算方面（2）沖模CAD/CAM/CAE方面（3）沖壓設備和生產(chǎn)自動化方面（4）經(jīng)濟方面（5）沖模標準化和專業(yè)化生產(chǎn)方面（6）推廣和發(fā)展沖壓新工藝和新技術方面（7）制造技術方面（8）模具材料及熱處理方面

第二節(jié)

沖壓模具與沖壓設備

沖壓件的成形離不開相應的工具和設備——沖壓模具（沖模）和沖壓設備（沖床），它們與沖壓材料合稱為沖壓加工三要素。

a）沖模b）沖床沖壓模具和沖壓設備示例一、沖壓模具

沖壓模具是通過加壓將金屬、非金屬板料或型材分離、成形或接合而獲得制件的工藝裝備。1．沖壓模具分類

（1）按工序組合程度按工序組合程度，沖壓模具可分為單工序模、復合模和級進模，其中，單工序模只能完成一種沖壓工序，而復合模和級進模能完成兩種或兩種以上的沖壓工序。

a）b）c）沖模按工序組合程度分類

類型特點應用單工序模

一般只有一對凸模和凹模，在壓力機一次行程中只能完成一種沖壓工序

生產(chǎn)批量不大的外形簡單制件復合模

只有一個工位，在壓力機的一次行程中能完成兩種或兩種以上的沖壓工序

大批量生產(chǎn)形狀復雜，精度和表面質(zhì)量要求較高的制件級進模

具有兩個或兩個以上工位，在壓力機的一次行程中，在不同工位上完成兩種或兩種以上的沖壓工序

高效生產(chǎn)具有一定精度的制件沖壓模具按工序組合程度分類（2）按沖壓工藝性質(zhì)按沖壓工藝性質(zhì)，沖壓模具可分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。a）沖裁模b）彎曲模c）拉深模d）成形模沖模按沖壓工藝性質(zhì)分類2．沖壓模具結(jié)構(gòu)組成沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成名稱作用具體零件說明工作零件

直接對毛坯和板料進行沖壓加工

凸模、凹模、凸凹模等固定零件

將凸模、凹模等固定于上模、下模上，以及將上模、下模固定于壓力機上

上模座、下模座、凸模固定板、凹模固定板、墊板、模柄導向零件

確定上模、下模的相對位置，保證運動導向精度

導柱、導套、導板等卸、壓料零件

把制件或沖壓原料從模具中脫出，以及確保沖壓過程中制件的定位不被改變

卸料板、推板、推桿、打桿、頂件塊、頂桿、壓邊圈等定位零件

保證上料和沖壓時材料的正確位置

定位銷、定位板、檔料銷、導正銷、導料板、限位塊等緊固零件

保證零件間相互正確位置，把相關聯(lián)的零件固定或聯(lián)結(jié)起來

螺栓、銷釘、鍵等附加機構(gòu)

傳動及改變工作運動方向

斜楔、凸輪、滑塊、鉸鏈、分度機構(gòu)等沖壓模具零件的作用及說明3．沖模零件要求

模具工作零件和一般零件所選用的材料應符合相應牌號的技術標準，例如，對于大批量沖件用沖裁模，其凸模、凹模推薦材料為Cr12MoV、Cr4W2MoV、YG15、YG20和超細硬質(zhì)合金等；對于上、下模座推薦材料為HT200和45鋼，熱處理要求分別為170～220HB和24～28HRC。

模具零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機械損傷、銹蝕等缺陷；零件除刃口外所有棱邊均應倒角或倒圓；經(jīng)磁性吸力磨削后的模具零件應退磁。

模具零件中螺紋的基本尺寸應符合GB/T196－2003的規(guī)定，選用的公差與配合應符合GB/T197－2003中6級的規(guī)定；零件上銷釘與孔的配合長度應大于等于銷釘直徑的1.5倍；螺紋孔的深度應大于等于螺紋直徑的1.5倍；零件圖中未注公差尺寸的極限偏差應符合GB/T1804—2000中m級的規(guī)定；零件圖中未注的形狀和位置公差（幾何公差）應符合GB/T1184—1996中K級的規(guī)定。二、沖壓設備

進行沖壓加工所需的壓力機統(tǒng)稱為沖壓設備。沖壓設備屬鍛壓機械，一般可分為機械壓力機、電磁壓力機、氣動壓力機和液壓機4大類。冷沖壓常用的是機械壓力機和液壓機，而應用最廣泛的是機械壓力機中的曲柄壓力機。沖壓設備

沖壓設備屬鍛壓機械，一般可分為機械壓力機、電磁壓力機、氣動壓力機和液壓機4大類。冷沖壓常用的是機械壓力機和液壓機，而應用最廣泛的是機械壓力機中的曲柄壓力機。1．曲柄壓力機

曲柄壓力機外形及結(jié)構(gòu)簡圖1—小帶輪2—電動機3—大帶輪4—小齒輪5—大齒輪6—離合器7—曲軸8—制動器9—連桿10—滑塊11—工作臺

按機身的結(jié)構(gòu)形式不同，曲柄壓力機可分為開式壓力機和閉式壓力機。

a）開式b）閉式曲柄壓力機

開式壓力機按照工作臺的結(jié)構(gòu)特點還可分為可傾臺式壓力機（圖a）、固定臺式壓力機（圖b）和升降臺式壓力機。

a）可傾臺式b）固定臺式工作臺不同結(jié)構(gòu)特點的開式壓力機2．沖壓設備選用（1）壓力機的型號內(nèi)容說明型號示例表示方法說明

第一個字母為類代號，用漢語拼音字母表示。在JB/T9965—1999型譜的八類鍛壓設備中，與曲柄壓力機有關的有5類：機械壓力機、線材成形自動機、鍛機、剪切機和彎曲校正機。它們分別用“機”“自”“鍛”“切”“彎”的拼音的第一個字母表示為J、Z、D、Q、W

第二個字母代表同一型號產(chǎn)品的變型順序號。凡主參數(shù)與基本型號相同，但其他某些基本參數(shù)與基本型號不同的，稱為變型。用字母A、B、C、…表示第一、第二、第三、…種變型產(chǎn)品曲柄壓力機型號說明內(nèi)容說明型號示例表示方法說明

第三、第四個數(shù)字分別為組、型代號。前面一個數(shù)字代表“組”，后面一個數(shù)字代表“型”。在型譜表中，每類鍛壓設備分為10組，每組分為10型。例如，在“J”類中，第2組的第3型為“開式雙柱可傾壓力機”

橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù)。一般將壓力機的公稱壓力（噸位）作為主參數(shù)。將型號中代表主參數(shù)的數(shù)字乘以10，即為該型號壓力機的公稱壓力，單位為kN

最后一個字母代表產(chǎn)品的重大改進順序號。凡型號已確定的鍛壓機械，若結(jié)構(gòu)和性能上與原產(chǎn)品有顯著不同，則稱為改進，用字母A、B、C、…代表第一、第二、第三、…次改進曲柄壓力機型號說明（2）壓力機的技術參數(shù)壓力機的技術參數(shù)反映了壓力機的工藝能力及有關生產(chǎn)率等指標。現(xiàn)就主要技術參數(shù)說明如下：1）公稱壓力及公稱壓力行程。壓力機滑塊下滑過程中所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機的壓力，其值在沖壓行程中并不固定，而是隨滑塊下滑的位置（即曲柄旋轉(zhuǎn)的角度）不同而不同。630kN曲柄壓力機壓力曲線2）滑塊行程?；瑝K行程是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動的距離，即滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離，其大小為曲柄半徑的兩倍，如圖中S所示。壓力機參數(shù)

滑塊行程并非越大越好，應根據(jù)實際需要來選取，例如，毛坯能否順利放入模具，沖壓件能否順利地從模具中取出等，特別是成形拉深件和彎曲件應使滑塊行程大于制件高度的2.5～3倍。3）滑塊行程次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)是指滑塊每分鐘往復運動的次數(shù)。如果是連續(xù)作業(yè)，它就是每分鐘生產(chǎn)制件的個數(shù)。所以，行程次數(shù)越大，生產(chǎn)率就越高。然而，當采用手動連續(xù)作業(yè)時，由于受送料時間的限制，即送料在整個作業(yè)中所占時間的比例很大，即使行程次數(shù)再多，生產(chǎn)率也不可能很高，如小件加工最多也不過60～100次/min。所以，行程次數(shù)超過一定數(shù)值后，必須配備自動送料裝置，否則不可能實現(xiàn)高生產(chǎn)率。

另外，拉深加工時，加工速度過快，會造成材料破損以至不能繼續(xù)加工。因此，選擇行程次數(shù)不能單純追求高生產(chǎn)率。目前實現(xiàn)了自動化的壓力機多半采用可調(diào)行程次數(shù)的方式，以期達到根據(jù)制品大小及變形特點選擇最適當?shù)男谐檀螖?shù)的目的。4）最大裝模高度及裝模高度調(diào)節(jié)量。

裝模高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置時（連桿調(diào)至最短），裝模高度達到最大值，稱為最大裝模高度（圖中的H1）；當滑塊調(diào)整到最低位置時，得到最小裝模高度。

與裝模高度并行的參數(shù)還有封閉高度。所謂封閉高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離，它和裝模高度之差等于工作臺墊板的厚度T。圖中的H是最大封閉高度。裝模高度和封閉高度都表示壓力機所能使用的模具高度。

5）工作臺板及滑塊底面尺寸。

工作臺板及滑塊底面尺寸是指壓力機工作空間的平面尺寸。工作臺板（墊板）的上平面（安裝下模部分），用“左右×前后”的尺寸表示，如圖所示中的L×B?；瑝K下平面，也用“左右×前后”的尺寸表示，如圖中所示中的a×b。閉式壓力機的滑塊尺寸和工作臺板的尺寸大致相同，而開式壓力機滑塊下平面尺寸小于工作臺板尺寸，所以，開式壓力機所用模具尺寸要依滑塊底面尺寸而定。6）工作臺孔尺寸。如圖所示，工作臺孔尺寸L1×B1

（左右×前后）、D1（直徑），不但可用來排除制件或廢料，還可用來安裝頂出裝置。

7）立柱間距和喉深。立柱間距是指雙柱式壓力機立柱內(nèi)側(cè)面之間的距離，對于開式壓力機，其值主要關系到后側(cè)排料或出件機構(gòu)的安裝；對于閉式壓力機，其值直接限制了模具和加工板料的最寬尺寸。8）模柄孔尺寸。模柄孔尺寸d×l是“直徑×孔深”，沖模模柄尺寸應和模柄孔尺寸相適應。大型壓力機沒有模柄孔，而是開設T形槽，以T形槽螺釘緊固上模。（3）沖床規(guī)格的選用原則1）沖床的公稱壓力應不小于沖壓工作所需的變形力。尤其當進行彎曲或拉深工作時，應注意選用沖床滑塊在各處的壓力都要大于沖壓變形力。2）沖床的行程應滿足制件高度方面的要求，即保證沖壓工作時毛坯能放進模具，制件能順利從模具中取出。這對于彎曲、拉深工序尤為重要。3）沖床的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊底面尺寸都應滿足模具的安裝要求。一般應保證：最大裝模高度－5mm＞模具閉合高度＞最小裝模高度＋5mm。4）滑塊每分鐘行程次數(shù)應符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。5）一般沖壓工作不必考慮電動機功率，因為在保證沖壓力的情況下，其功率是足夠的。但在特殊情況下，如斜刃沖裁，可能出現(xiàn)工作壓力夠而功率不夠的情況，這時必須保證電動機功率大于沖壓所需的功率。

例如，對于如圖所示墊圈制件沖裁模，根據(jù)計算所得總沖壓力（約262kN）、模具閉合高度、沖床工作臺面尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設備情況，選用了J23—40開式雙柱可傾沖床，并在工作臺面上備制墊塊。其主要技術參數(shù)如下：公稱壓力：400kN；滑塊行程：100mm；最大閉合高度：300mm；連桿調(diào)節(jié)長度：80mm；工作臺尺寸（前后×左右，單位mm）：420×630；模柄孔尺寸（直徑×深度，單位mm）：φ50×70。墊圈制件

第三節(jié)

沖壓件成形工藝性分析一、沖壓件成形工藝性

沖壓件成形工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。一般情況下，對沖壓件成形工藝性影響最大的是其幾何形狀、尺寸和精度要求，良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、沖模加工容易、壽命較高、操作方便及制品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。1．沖裁件的工藝性（1）沖裁件的形狀和尺寸要求1）沖裁件的形狀應力求簡單、對稱，避免形狀復雜的曲線。最好采用圓形、矩形等規(guī)則幾何形狀或它們的組合形狀，這樣排樣時廢料最少。2）沖裁件的內(nèi)形或外形的轉(zhuǎn)角處應避免尖角，如無特殊需要，應用圓角過渡，這樣既方便模具加工，減少熱處理或沖壓時在尖角處的開裂現(xiàn)象，又可以防止尖角部位刃口過快磨損而導致的模具壽命的下降。材料最小寬度B硬鋼（1.5～2.0）t黃銅、軟鋼（1.0～1.2）t紫銅、鋁（0.8～0.9）t3）沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜過小，以免沖制時凸模的折斷，其合理值可參見下表。沖裁件懸臂和凹槽寬度的最小值mm材料圓形孔（直徑d）方形孔（邊長b）矩形孔（孔寬b）長圓形孔（孔寬b）鋼

＞700MPa1.5t1.35t1.2t1.1t鋼

＝400～700MPa1.3t1.2tt0.9t鋼

＜400MPat0.9t0.8t0.7t黃銅、銅0.9t0.8t0.7t0.6t鋁、鋅0.8t0.7t0.6t0.5t注：一般要求孔徑不小于0.3mm。4）沖孔時，因受沖孔凸模強度限制，孔的尺寸不宜過小。一般沖孔模（無導向凸模）可沖壓的最小孔徑可參見下表；有導向裝置（帶護套）的凸模，因其工作穩(wěn)定性較高，最小沖孔直徑可以減小，具體數(shù)值可參見下頁表。無導向凸模沖孔的最小孔徑mm材料圓形孔（直徑d）矩形孔（孔寬b）硬鋼0.5t0.4t軟鋼及黃銅0.35t0.3鋁及鋅0.3t0.28t注：一般要求孔徑不小于0.3mm。帶護套凸模沖孔的最小孔徑

mm有導向裝置（帶護套）的凸模，因其工作穩(wěn)定性較高，最小沖孔直徑可以減小，具體數(shù)值可參見下表。5）沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應過小。否則，模具的強度和沖裁件的質(zhì)量不能保證，會產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲，或使邊緣材料變形；復合沖裁時，會因模壁過薄而容易損壞。其許可值示意如圖所示，其中，C≥1.5t（t為料厚），C′≥t。孔邊距和孔間距示意6）在彎曲件或拉深件上沖孔時，為避免凸模受側(cè)向力而折斷，其孔邊與制件直壁間應保持一定的距離，孔邊離彎曲半徑中心的距離應不小于板料厚度的兩倍。7）沖裁件的尺寸標注也應考慮沖壓工藝要求。以圖中所示沖裁件尺寸標注為例，按圖a標注，尺寸S2會隨著模具磨損而增大，故此標注方法不夠合理；按圖b標注，則尺寸S2與模具磨損無關。a）b）沖裁件的尺寸標注

（2）沖裁件的精度和斷面粗糙度（表面結(jié)構(gòu)）1）沖裁件的經(jīng)濟精度最高可達IT8～IT10級，一般不高于IT11級，沖孔比落料的精度約高一級。凡在產(chǎn)品圖樣上未注公差的尺寸，在計算凸模與凹模尺寸時，極限偏差數(shù)值通常按《產(chǎn)品幾何技術規(guī)范（GPS）極限與配合第1部分：公差、偏差和配合的基礎》（GB/T1800.1—2009）IT14級。2）沖裁件的斷面粗糙度（表面結(jié)構(gòu)）一般為Ra12.5～50μm，最高可達Ra6.3μm。（1）彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性1）彎曲件形狀應力求簡單，最好左右對稱、寬度相等，彎曲半徑左右一致，以保證彎曲時毛坯不會因摩擦阻力不等而產(chǎn)生側(cè)向滑動。

形狀對稱的彎曲件添加工藝孔的彎曲件

對于窄而長的彎曲件或形狀比較復雜的彎曲件，在結(jié)構(gòu)設計上應設置定位工藝孔，以防彎曲時產(chǎn)生側(cè)滑。對于非對稱的小型彎曲件，可采用左右對稱件成對彎曲工藝，然后剖切為兩件。2．彎曲件的工藝性2）彎曲件的圓角半徑不宜小于最小彎曲半徑，以免產(chǎn)生裂紋，但也不宜過大。否則，受到回彈的影響，彎曲角度與圓角半徑的精度都不易保證。

對于實際彎曲半徑很小的制件，可分兩次彎曲。即先彎成較大的半徑，然后退火；再彎成工件要求的尺寸。另外，對于彎曲半徑較小的直壁零件，可考慮采用熱變形或預先沿彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)開槽后再進行彎曲的方案。3）彎曲件的直邊高度h不宜過小，以免影響彎曲質(zhì)量。通常，直邊高度應不小于料厚的2.5倍；否則，應先壓槽彎曲或加大直邊高度，待彎曲完成后將高出部分切除。彎曲件直邊高度4）當彎曲件的彎曲部位處于制件寬窄交界處時，為易于成形，防止交界處開裂，應預先在制件上設置工藝槽或工藝缺口。工藝槽或工藝缺口5）當彎曲件在彎曲線附近有預先沖制的孔時，應考慮彎曲時材料流動引起的孔變形。為此，必須使這些孔分布在變形區(qū)以外的部位。一般孔邊至彎曲半徑中心的距離與板料厚度有關。當t＜2mm時，a≥t；當t≥2mm時，a≥2t；當b＜25mm時，a≥2.5t；當b＞50mm時，a≥3t?？着c彎曲處的最小距離

如果孔的位置精度要求較高或孔壁距離彎曲變形區(qū)較近時，應采取彎曲后沖制的方法。另外，為防止孔變形，在制品結(jié)構(gòu)允許的情況下，還可以在彎曲變形區(qū)沖出工藝孔或缺口及槽等，以轉(zhuǎn)移變形區(qū)。彎曲時孔變形的防止措施

（2）彎曲件精度彎曲件的精度與很多因素有關，如彎曲件材料的力學性能和材料厚度，彎曲沖模結(jié)構(gòu)和彎曲模精度，工序的多少和工序的先后順序，彎曲模的安裝和調(diào)整情況，以及彎曲件本身的形狀、尺寸等。對于精度要求較高的彎曲件還必須嚴格控制材料的厚度公差。圖例材料厚度（mm）ABCABC經(jīng)濟級精密級≤1IT13IT15IT16IT11IT13＞1～4IT14IT16IT17IT12IT13～14彎曲件的公差等級3．拉深件、成形件的工藝性（1）拉深件、成形件結(jié)構(gòu)工藝性1）拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角半徑R1、R2應盡可能取大值，尤其是R2值，因為它們將是最后一副拉深模具的凸模及凹模圓角。這樣做能達到減少拉深次數(shù)，或使制件容易成形的效果。取R1≥t，最好R1＝（3～5）t；R2≥2t，最好R2＝（5～10）t。2）矩形拉深件四周的圓角也應取大值，應取R3≥3t，為了減少拉深次數(shù)，盡可能取R3≥1/5h。矩形拉深件圓角示意拉深件圓角示意3）除非有特殊的結(jié)構(gòu)需要，必須盡量避免異常復雜及非對稱形狀的拉深，對于半敞開的空心件，比較合理的做法是：設計為成對拉深，然后剖切為所需制件。4）拉深件的凸緣寬度應盡可能保持一致。5）在制件的平面部分，尤其是在距邊緣較遠處，局部凹坑的深度與凸起的高度不宜過大。6）應盡量避免曲面空心制件的尖底形狀，尤其是高度大時，其工藝性更差。（2）拉深件、成形件精度

拉深件及翻邊件，其基本尺寸A、B、C的相應公差等級可參照彎曲件的公差等級。拉深件和翻邊件（3）拉深件、成形件尺寸標注1）拉深件不允許同時標注內(nèi)外形尺寸，底部圓角不允許標注外半徑。對于有配合要求的口部需標注配合部位的深度h。尺寸D的配合深度拉深件尺寸標注2）階梯拉深件的高度尺寸，應以底部為基準；反之，若以口部為基準，工藝上不易保證高度尺寸。a）b）階梯高度標注法a）以底部為基準b）以口部為基準3）翻邊件一般只標注內(nèi)形尺寸。翻邊件尺寸標注二、沖壓件成形工藝性分析1．止動件的成形工藝性分析（1）基本信息止動件圖樣如圖所示，材料為Q235A，厚度為2mm，大批量生產(chǎn)，擬沖裁成形。止動件圖樣（2）工藝分析根據(jù)止動件形狀、尺寸、厚度、材料，以及生產(chǎn)批量等信息，判斷止動件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級等是否符合沖裁加工的工藝要求，具體過程如下：1）沖裁件的形狀和尺寸。對于所沖孔φ18mm，根據(jù)上頁圖，一般沖孔模可沖壓的最小孔徑d≥1.5t，該沖裁件厚度t＝2mm，因而完全符合工藝要求。另外，一般情況下，沖裁件的外形不能有尖角，應采用R≥0.5t的圓角過渡。該沖裁件t＝2mm，圓角為R2，同樣符合要求。2）沖裁件的尺寸精度。該止動件圖樣上所有未注公差的尺寸，可按IT14級精度等級確定它們的公差?？走吘喑叽?4mm的公差為0.21mm，屬IT12級精度等級。查閱標準公差數(shù)值表可得各尺寸及其偏差如下：止動件外形尺寸：1400－1.00mm，500－0.62mm，700－0.74mm，R700－0.74mm，R20－0.25mm。止動件內(nèi)形尺寸：φ18＋0.430mm?？纂x中心的距離：40±0.37mm。3）沖裁件的尺寸標注。分析制件的尺寸標注情況，符合要求。結(jié)論：該止動件適合沖裁成形。

2．墊圈的成形工藝性分析

（1）基本信息墊圈圖樣如圖所示，材料為Q235A，厚度為4mm，大批量生產(chǎn)，擬沖裁成形。墊圈圖樣

（2）工藝分析

由墊圈圖樣可知，該制件形狀簡單、對稱，輪廓由圓弧和直線段組成。沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度等級為IT14，將以上精度與墊圈圖樣中所標注的尺寸公差相比較，可認為該制件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。第四節(jié)沖壓成形工藝規(guī)程編制

工藝規(guī)程是指導制件生產(chǎn)過程的技術文件，是生產(chǎn)準備的基礎，也是生產(chǎn)過程的重要依據(jù)。好的工藝規(guī)程能指導人們以合理、經(jīng)濟的方式生產(chǎn)出所需制件。

沖壓件的生產(chǎn)過程通常包括：備料（原材料的準備）、各種沖壓工序和必要的輔助工序。當然，有時還需要配合一些非沖壓工序。在編制沖壓工藝規(guī)程時，通常是根據(jù)沖壓件的特點、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設備和生產(chǎn)能力等，擬訂出幾種可能的工藝方案。在對各種方案進行周密的綜合分析與比較之后，再選定一種較為先進、經(jīng)濟、合理的工藝方案。一、主要內(nèi)容和步驟沖壓成形工藝規(guī)程編制的主要內(nèi)容和步驟

沖壓成形工藝規(guī)程編制的主要內(nèi)容和步驟如圖所示。1．沖壓件零件圖分析（1）技術方面就技術方面而言，就是進行工藝性方法。即根據(jù)沖壓件零件圖樣，主要分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等是否符合沖壓工藝的要求。（2）經(jīng)濟方面就經(jīng)濟方面而言，就是進行經(jīng)濟性分析。即根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。綜上所述，沖壓件零件圖分析，主要判別在保證制件功能的前提下，能否以最簡單、最經(jīng)濟的方法將其沖制出來。對于造成沖壓加工困難或不宜沖壓的因素，作出適合沖壓工藝的修改。2．沖壓工藝方案制定

所謂沖壓工藝方案的制定，就是在工藝分析的基礎上，根據(jù)沖壓要求制定幾種不同的沖壓工藝方案，并從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設備專用情況、模具制造難易程度等多方面，進行綜合分析、比較，確定出適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的工藝方案。（1）工序性質(zhì)的確定沖壓工序性質(zhì)是指加工成形該沖壓件所需的沖壓工序種類，如分離工序中的沖孔、落料、切邊等，變形工序中的彎曲、拉深等。工序性質(zhì)的確定主要取決于沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、各工序的變形性質(zhì)、應用范圍，同時還需考慮具體的生產(chǎn)條件。

如圖所示為油封內(nèi)夾圈、油封外夾圈及其沖壓工藝過程，兩沖壓件材料為08鋼，厚度為0.8mm，且形狀類似，只是高度不同，分別為8.5mm和13.5mm。經(jīng)計算分析，油封內(nèi)夾圈的翻邊系數(shù)為0.83，可以采用落料、沖孔復合和翻邊兩道沖壓工序完成。若油封外夾圈也采用同樣的沖壓工序，則因翻邊高度較大，翻邊系數(shù)將超出圓孔翻邊系數(shù)的允許值，一次翻邊成形難以保證制件質(zhì)量。因此，考慮改用落料、拉深、沖孔和翻邊4道工序，利用拉深工序彌補一部分翻邊高度的不足。a）油封內(nèi)夾圈b）油封外夾圈油封內(nèi)、外夾圈及其沖壓工藝過程a）b）兩種沖壓制件沖壓工藝的比較

a）方案一b）方案二

如圖所示為兩個形狀相似制件，圖a所示制件的沖壓工藝過程為：落料、拉深、沖孔；而圖b所示制件如果也采用同樣的工藝過程，則經(jīng)計算拉深前的坯料直徑應為76mm，其拉深系數(shù)為33/76＝0.43，小于極限拉深系數(shù)，同時，制件根部的圓角半徑較?。?mm），形成了對拉深變形很不利的條件，所以在這個沖壓工藝方案中用一道拉深工序成型，制件可能出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。為此，實際生產(chǎn)中采用圖b所示的工藝過程，即經(jīng)過落料沖孔復合、拉深、沖底孔與切邊、沖六個孔等四道工序沖壓成形。預先沖出10.8mm的工藝孔，其作用是使拉深時的變形區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)移，即促使坯料內(nèi)部（33mm的部分）金屬向外擴展，減少外部（大于33mm的部分）金屬向內(nèi)收縮，從而一次拉深即可滿足直徑為33mm、高度為9mm的尺寸要求。

（2）工序數(shù)量的確定工序數(shù)量是指沖壓件加工的整個過程中所需的工序數(shù)（包括輔助工序）的總和。工序數(shù)量的確定主要取決于制件幾何形狀的復雜程度、尺寸精度要求和材料的力學性能。在保證沖壓件質(zhì)量的前提下，為提高經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率，工序數(shù)量應盡可能少些。工序數(shù)量的確定原則為：1）沖裁形狀簡單的制件時，一般只用單工序（模具）來完成；沖裁形狀復雜的制件時，由于受到模具結(jié)構(gòu)或強度的限制，其內(nèi)、外輪廓應分成幾個部分，采用多道沖壓工序來完成，其工序數(shù)量，可由孔與孔之間的距離、孔的位置、孔的數(shù)量多少來決定；對于平面度要求較高的制件，可在沖裁工序后再增加一道校平工序。2）彎曲件的工序數(shù)量主要取決于其結(jié)構(gòu)形狀的復雜程度?？筛鶕?jù)彎曲角的多少、彎曲角的相對位置和彎曲方向而定。當彎曲件的彎曲半徑小于允許值時，則在彎曲后增加一道整形工序。3）拉深件的工序數(shù)量與材料性質(zhì)、拉深階梯數(shù)目、拉深高度和直徑的比值、材料厚度等有關，對于盒形件，還與角部的圓角半徑有關。一般要經(jīng)過拉深工藝計算（如拉深系數(shù)計算）才能確定。當拉深件的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整形工序。4）當制件的斷面質(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修整工序，或者直接采用精密沖裁工序。5）工序數(shù)量的確定還應符合企業(yè)現(xiàn)有制模能力和沖壓設備的狀況。制模能力應保證模具加工質(zhì)量、裝配精度相應提高的要求，否則只能增加工序數(shù)量。6）為了提高沖壓工藝的穩(wěn)定性，有時需要增加工序數(shù)量，以保證沖壓件的質(zhì)量。例如，彎曲件的附加定位工藝孔的沖制，轉(zhuǎn)移變形區(qū)的減輕應力孔的沖裁等。（3）工序順序的安排當沖壓件需要經(jīng)過數(shù)道工序沖壓成形時，其總體形狀是通過各個工序逐步形成的，工序順序就是沖壓加工中各道工序進行的先后次序。工序順序的安排需根據(jù)制件的形狀特征、尺寸精度要求、工序的性質(zhì)以及材料變形的規(guī)律來進行，一般應遵循相應的原則，具體內(nèi)容如下：1）對于帶孔或有缺口的沖壓件，選用單工序模時，通常先落料再沖孔或缺口。選用級進模時，則落料安排在最后一道工序進行。2）如果制件上存在位置靠近、大小不一的兩個孔，則應先沖大孔后沖小孔，以免大孔沖裁時的材料變形引起小孔的形變。3）對于帶孔的彎曲件，在一般情況下可以先沖孔后彎曲，以簡化模具結(jié)構(gòu)。當孔位于彎曲變形區(qū)或接近變形區(qū)，以及孔與基準面有較高要求時，則應先彎曲后沖孔。4）對于帶孔的拉深件，一般先拉深后沖孔。當孔的位置在制件底部，且孔的尺寸精度要求不高時，可以先沖孔再拉深。5）多角彎曲件應根據(jù)材料變形的影響和彎曲時材料的偏移趨勢安排彎曲順序，一般應先彎外角后彎內(nèi)角。6）對于復雜的旋轉(zhuǎn)體拉深件，一般先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的內(nèi)形。對于復雜的非旋轉(zhuǎn)體拉深件，則應先拉深小尺寸的內(nèi)形，后拉深大尺寸的外形。7）整形工序、校平工序和切邊工序應安排在基本成形工序以后。如圖所示為調(diào)溫器外殼的沖壓工藝過程。其特點分析如下：調(diào)溫器外殼的沖壓過程a）拉深

b）沖孔

c）翻邊與整形

d）切邊e）沖側(cè)孔

f）整形

g）沖頂部兩孔

h）制件圖（4）工序的組合方式一個沖壓件往往需要經(jīng)過多道沖壓工序才能成形。編制工藝方案，必須考慮是采用單工序模分散沖壓，還是將工序組合起來，選用復合?；蚣夁M模沖壓。一般來說，這主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量、尺寸大小和精度等因素。生產(chǎn)批量大，沖壓工序應盡可能地組合在一起，采用復合?；蚣夁M模沖壓；生產(chǎn)批量小，常采用單工序模沖壓。但對于尺寸過小的沖壓件，考慮到單工序模供料不方便和生產(chǎn)率低，也常采用復合?；蚣夁M模沖壓。當選用的幾副單工序模制造費用比復合模還高，而生產(chǎn)批量又不大時也可以考慮將工序組合起來，選用復合模沖壓。

總之，工序組合方式可以采用復合?；蚣夁M模。通常，復合模的沖壓精度比級進模高，但是級進模的生產(chǎn)率較高、操作比較安全，安裝自動送料裝置后，廣泛用于沖裁和塑性成形工序組合的中、小件的自動沖壓。

選用級進模沖壓還應注意有關事項，具體內(nèi)容如下：1）安排工序時，先沖孔、切口或彎曲等，最后才落料或切斷，將制件與條料分離。先沖出的孔可起到為后續(xù)工序定位的作用。在定位要求較高時則要沖出專供定位用的工藝孔（一般兩個）。級進沖裁工藝孔定位示例2）采用定距側(cè)刃時，定距側(cè)刃切邊工序安排與首次沖孔時同時進行，以便控制送料進距。采用兩個定距側(cè)刃時，可以安排一前一后，也可并列。另外，當多工序制件采用單工序沖裁時，安排順序應注意：1）先落料使毛坯與條料分離，再沖孔或沖缺口。后續(xù)各沖裁工序的定位基準要一致，以免造成定位誤差。2）沖裁大小不同、相距較近的孔時，為了減少孔的變形，應先沖大孔，后沖小孔。3．各工序工藝方案的確定與設計（1）各工序工藝方案內(nèi)容確定和設計各工序工藝方案涉及的主要內(nèi)容包括：確定各工序的主要工藝參數(shù)、進行各工序必要的成形工藝計算、確定各工序的成形力、計算并確定各工序間半成品的形狀和尺寸、繪制各工序圖，并根據(jù)采用的模具種類（如單工序模、復合模、級進?；蚣夁M復合模等），確定模具的具體結(jié)構(gòu)形式，繪制出模具工作部分的工作原理圖，估算出模具的制造費用等。（2）沖壓工序間半成品形狀與尺寸的確定正確確定沖壓工序間半成品的形狀與尺寸，可以提高沖壓件的質(zhì)量和精度。確定半成品的形狀與尺寸時應注意以下幾點：1）對某些工序的半成品尺寸，應根據(jù)該道工序的極限變形參數(shù)計算求得。如多次拉深時各道工序的半成品直徑、拉深件底部翻邊前預沖孔的直徑等，都應根據(jù)各自的極限拉深系數(shù)或極限翻邊系數(shù)計算確定。如圖所示為氣閥罩蓋制件的沖壓過程。該沖壓件需6道工序完成，第一道工序為落料拉深，該道工序拉深后，半成品的直徑φ22mm是根據(jù)極限拉深參數(shù)計算出來的結(jié)果。氣閥罩蓋沖壓過程a）落料拉

b）再次拉深c）成形d）沖孔修邊e）外緣翻邊、翻內(nèi)孔f）折邊2）確定半成品尺寸時，應保證已成形的部分在以后各道工序中不再產(chǎn)生任何變動，而待成形部分必須留有恰當?shù)牟牧嫌嗔?，以保證以后各道工序中形成制件相應部分的需要。例如，圖中，第二道工序為再次拉深，拉深直徑為φ16.5mm，該成形部分的形狀、尺寸與制件相應部分相同，所以在以后各道工序中必須保持不變。假如第二道工序中拉深底部為平底，而第三道工序中成形凹坑的直徑為φ5.8mm，則拉深系數(shù)（m=5.8/16.5=0.35）過小，而周邊材料不能對成形部分進行補充，將導致第二道工序無法正常成形，因此，只有按面積相等的計算原則儲存必需的待成形材料，把半成品工件的底部拉深成球形，才能保證第三道工序凹坑成形的順利進行。3）半成品的過渡形狀應具有較強的抗失穩(wěn)能力。如圖所示，第一道工序拉深后的半成品形狀，其底部不是一般的平底形狀，而做成外凸的曲面，在第二道工序反拉深時，當半成品的曲面和凸模曲面逐漸貼合時，半成品底部所形成的曲面形狀具有較強的抗失穩(wěn)能力，從而有利于第二道拉深工序的進行。第一道工序拉深后的半成品形狀4）確定半成品的過渡形狀與尺寸時，應考慮其對制件質(zhì)量的影響，例如，多次拉深工序中凸模的圓角半徑，或?qū)捦咕夁呏萍啻卫顣r的凸模與凹模圓角半徑都不宜過小，否則，會在成形后的制件表面留下經(jīng)圓角部位彎曲變薄的痕跡，使制件的表面質(zhì)量下降。4．沖壓設備初選

沖壓設備的初選包括兩方面：一是依據(jù)所要完成的沖壓性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸和精度要求等，選擇沖壓設備的類型；二是依據(jù)沖壓件尺寸、變形力大小和模具尺寸等，選擇沖壓設備的技術參數(shù)。5．沖壓工藝規(guī)程編制

沖壓工藝規(guī)程，一般以工藝過程卡的形式表示，它能綜合表述沖壓工藝過程的具體內(nèi)容，是重要的工藝文件。通過它，可清楚地了解沖壓件的加工工藝路線和實施其工藝路線所需的工序數(shù)量、順序、相應的工藝裝備與設備類型以及其他輔助工序等。

在沖壓生產(chǎn)中，工藝過程卡尚無統(tǒng)一的格式，各單位可根據(jù)簡單又有利于生產(chǎn)管理的原則制定。一般沖壓工藝過程卡的主要內(nèi)容應包括：工序序號、工序名稱、工序圖、所用模具、所選設備、工序檢驗要求、板料規(guī)格和性能，毛坯形狀和尺寸等。二、工藝規(guī)程編制

如圖所示為某托架制件，材料為08鋼板，年產(chǎn)量5萬件。制件要求：無嚴重劃傷，無沖壓毛刺，不允許孔變形。其沖壓加工工藝規(guī)程編制主要內(nèi)容如下。

托架制件零件圖1．工藝性分析托架φ10孔內(nèi)裝有芯軸，并通過孔4－φ5與機身連接。5個孔的公差均為IT9，孔不允許變形，表面不允許有嚴重劃傷。該制件選