1工艺设计定义和内容.docx
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1工艺设计定义和内容
1．工艺设计定义和内容？
简答
2．如何进行工艺性分析？
简答
3．怎样进行技术性分析简答？
4．冲压加工对冲压件精度的要求？
简答
5.冲压加工对冲压件材料的要求？
简答
6.冲压加工对冲压件表面质量和厚度公差的要求？
简答
7.怎样进行经济性分析？
简答
8.降低成本的主要途径？
简答
9.如何确定工艺方案？
简答
10.制订冲压工艺方案的一些基本原则？
简答
11.制订工艺方案的一般步骤？
简答
12．冲压工艺方案制订内容详细解释？
简答
13．如何选择模具类型？
简答
14．如何选择设备？
简答
15．如何选用压力机？
简答
16．设备规格选择？
简答
17．如何把模具安装到压力机上？
简答
18．模具对压力机的要求有哪些？
简答
19．如何制订工艺规程----工艺卡？
简答
20.常用冲压模具类型有哪些？
基本结构如何？
如何选用模具类型？
简答
21．模具基本结构有哪些？
简答
22．怎样选用模具类型？
简答
23.模具设计的一般步骤和主要内容有哪些？
简答
24.如何进行模具总体结构设计？
简答
25．确定模具的压力中心？
简答
26．初步确定模具的外形尺寸？
简答
27．定位零件有哪些？
简答
28．卸料、出件、压料零件有哪些？
简答
29．导向零件有哪些？
简答
30．连接与固定零件有哪些？
简答
31．五种模架的特点：
简答
32．模具精度、表面粗糙度一般要求？
简答
33．模架技术要求：
简答
34．模具材料、热处理一般要求？
简答
35．模具图绘制与校核。
简答
36．模具总装图的要求及绘制方法？
简答
37．模具零件图的要求及绘制方法？
简答
38．设计计算说明书的编写？
简答
1．工艺设计定义和内容？
1）定义：
实质上就是冲压件冲压的工艺制订，其表达内容就是工艺规程，即冲压工艺卡。
设计时需要考虑产品图样、生产批量、设备情况、模具制造能力等。
2）内容：
包括五个方面的内容：
冲压件工艺性分析；
确定最佳工艺方案；
确定模具结构形式；
合理选择冲压设备；
编写工艺卡。
2．如何进行工艺性分析？
冲压件工艺性概念：
1）冲压件工艺性指冲压件对冲压工艺的适应性，也就是说，冲压件的形状、尺寸、精度、材料、表面粗糙度等要求是否符合冲压加工的工艺要求。
良好的工艺性，可以保证材料消耗少、模具简单、产品质量好、成本低。
2）工艺性分析的目的是为后面的工艺方案制订奠定基础。
3）在进行工艺分析时，应有两个要求：
a）对冲压件产品图进行审核；
b）对产品图提出修改意见。
工艺性分析所包含的内容：
1）工艺性分析包括技术分析和经济分析。
2）技术分析，即审核冲压件工艺性，它包括以下四个内容：
a）冲压加工对冲压件形状和尺寸的要求；
b）冲压加工对冲压件精度的要求；
c）冲压加工对冲压件尺寸标注的要求；
d）冲压加工对冲压件材料的要求。
3）经济分析，根据生产批量分析产品成本，阐明冲压加工的经济效益。
3．怎样进行技术性分析：
冲压加工对冲压件形状和尺寸的要求：
冲裁加工对冲压件形状和尺寸的要求：
参看《冲压手册》P35-36要点1~7。
弯曲加工对冲压件形状和尺寸的要求：
参看《冲压手册》P125-127要点1~6。
在弯曲加工时，一定要考虑弯曲线与板料轧制方向的关系。
一般情况下，要求弯曲线与板料的轧制方向垂直，这有利于采用较小的弯曲半径弯曲成形。
否则，若弯曲线与轧制方向平行，在相同弯曲半径下
易开裂，尤其对硬和塑性差的材料。
当工件有不同的弯曲方向时，应尽量使弯曲线与轧制方向保持一定夹角（一般30）。
拉深加工对冲压件形状和尺寸的要求：
参看《冲压手册》P179-181要点1~5。
4．冲压加工对冲压件精度的要求：
冲压加工有其自身的加工精度范围。
对冲压件的精度要求不宜过高。
过高，给工艺设计和模具制造带来困难，甚至要增加整形、机械加工等工序。
冲压件的精度一般分为：
精密级和经济级两种。
精密级：
指冲压工艺在技术上所允许的最高精度。
经济级：
指模具达到许可磨损时，冲压加工在经济上最合理的精度。
冲压件尽量使用经济精度。
1）冲裁加工对冲压件精度的要求：
冲裁件的精度主要以尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个指标来衡量。
若冲裁件有较高的尺寸精度和冲裁断面粗糙度，则宜采用精密冲裁或整修工艺来达到。
2）弯曲加工对冲压件精度的要求：
弯曲件的精度主要以尺寸公差和弯曲角度公差来衡量。
弯曲件的精度不能要求过高，一般应在IT13级以下，最高不要超过IT11级。
因为弯曲件往往伴有回弹和偏移质量等缺陷。
当弯曲件精度要求较高时，应严格限制材料厚度公差，同时在工艺和模具上采取有效措施防止回弹和偏移，也可增加整形或精整工序。
弯曲加工精度标准参考：
《冲压手册》P128表3-3~4。
3）拉深加工对冲压件精度的要求：
拉深件以其径向和高度方向的尺寸公差来衡量。
由于影响拉深件质量的因素很多，故其精度要求不宜过高，一般一般应在IT13级以下，最高不要超过IT11级。
当拉深件精度要求较高时，增加整形或精
整工序。
整形工序用在拉深件有较小的圆角要求或其底部与凸缘部分有较高平面度要求的场合。
精整工序则主要用来提高拉深件的尺寸精度和几何形状的准确度。
常用的形式有靠拉应力与拉深变形实现的曲面拉深精整、靠壁厚变薄实现的精整。
拉深加工精度标准参考：
《冲压手册》P181表4-1~3。
5.冲压加工对冲压件材料的要求：
1）冲裁加工对冲压件材料性能的要求：
用于冲裁加工的材料，应具有足够的塑性和较低的硬度，这有利于提高冲裁件的断面质量和尺寸精度。
软材料（如黄铜）具有良好的冲裁性能，冲裁后可获得断面光滑、倾斜度小的工件；硬材料（如高碳钢、不锈钢等）冲裁后断面平面度大，对厚板冲才尤为严重。
对脆性材料，在冲裁时容易产生撕裂相信。
塑性差的材料或厚板进行冲裁时，为了提高材料的塑性，也可采用加热冲裁。
2）弯曲加工对冲压件材料性能的要求
用于弯曲成形的材料，要求具有足够的塑性、较低的屈服点和较高的弹性模量。
塑性高的材料，在弯曲时不易开裂。
屈服点低和弹性模量高的材料，在弯曲时回弹量小，尺寸准确。
在金属板料中，含碳量小于0.2%的软钢、黄铜、铝等塑性好，容易弯曲成形。
脆性材料如磷青铜（QSn6.5~2.5）、弹簧钢（65Mn）等，弯曲时应具有较大的弯曲半径，否则易开裂。
对塑性很差的材料，常采用加热弯曲的方法。
3）拉深加工对冲压件材料性能的要求
用于拉深成形的材料，要求具有足够的塑性、较低的屈服点和较高的板厚方向系数。
硬度高的材料难于弯曲成形。
材料的屈强比越小，冲压性能越好，一次拉深成形的极限变形程度越大。
板厚方向系数R>1时，宽度方向的变形比厚度方向的变形容易。
R值越大，在拉深过程中越不易产生变薄和断裂，拉深性能越好。
在金属材料中，含碳量小于0.14%的软钢、软黄铜（含铜量68%~72%）、纯铝及铝合金、奥氏体不锈钢等材料，具有较好的拉深性能。
6.冲压加工对冲压件表面质量和厚度公差的要求：
用于冲压加工的板料，其表面应该平整、光洁、无划痕等缺陷。
冲压加工对板料的厚度公差有一定的要求。
这是因为模具间隙使用于一定厚度的材料。
7.怎样进行经济性分析
参考《冲压手册》P14-21。
主要是讨论生产批量与冲压件成本的关系，进而降低成本。
冲压件成本构成：
C总 =C材+C工+C模
其中：
C总 ----制造成本
C材 ----冲压件材料费
C工 ----工件加工费（包括工人工资、设备折旧费、企业管理费等）
C模 ----模具费（模具材料费和加工费）
上式也可以改为：
C总 =Ca+Cb*Q
其中：
Ca----固定成本
Cb----可变成本
Q----产量
8.降低成本的主要途径：
工件应具有良好的工艺性，这样可简化模具。
制订合理的工艺方案。
工件材料选用适当。
降低模具制造费用。
实现冲压自动化。
9.如何确定工艺方案？
冲压工艺方案制订应包括的内容
应包括以下内容：
1） 确定冲压加工的工序性质
2） 确定冲压加工的工序数量
3） 确定冲压加工的工序顺序
4） 考虑工序是否有组合的可能和必要，若组合时，应确定工序的组合方式。
5） 确定各工序的定位方式
6） 确定各工序的半成品形状和尺寸，画出工序草图
7） 确定其它非冲压辅助工序
10.制订冲压工艺方案的一些基本原则
方案应能满足冲压件质量要求。
这主要应从工序顺序和冲压方式上考虑。
从工序顺序来看，后道工序的成形不能影响前道工序已成形部分的变形。
从冲压方式上看，单工序多次冲压或多工位连续冲压，积累误差较大，不适宜冲压形状精度较高的工件。
而复合模是一次定位，因此可获得较高精度的工件。
工序数量少，应尽量减少辅助工序，以提高生产效率。
各工序模具结构应尽量简单，便于制造维修。
排样应合理，以提高材料利用率，降低成本。
11.制订工艺方案的一般步骤
1） 根据产品图样，首先进行必要的工艺计算。
2） 在上述工艺计算的基础上，提出各种可能的工艺方案。
3） 在上述各种工艺方案中选择适合本单位生产条件的最合理的工艺方案。
12．冲压工艺方案制订内容详细解释
第一个问题：
确定冲压加工的工序性质
通常，在确定工序性质时，可以从以下三个方面考虑：
在一般情况下，可以从零件图上直观地确定出工序。
平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等工序；
当工件平直度要求高时，需在最后采用校平工序进行精整；
当工件的断面质量和尺寸精度要求高时，需在最后增加修整工序，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；
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，需在拉深后增加一道精整或整形工序。
在某些情况下，需进行必要的分析比较后，才能准确地确定出工序性质。
有时，为了改善冲压变形条件或方便定位，往往需要增加一些辅助工序。
第二个问题：
确定冲压加工的工序数量
工序数量指：
1）同一性质工序重复次数；
2）整个冲压中所需的总的工序数量；
任何冲压工序的变形程度和所能达到的精度都有一定的范围。
确定工序数量时，需考虑以下问题：
生产批量：
大批量时，应尽量合并工序，采用复合冲压或连续冲压，以最少的工序数量完成冲压加工，提高生产效率；中小批量时，常采用单工序简单模或复合模，有时也考虑简易模，以降低模具费用。
工件精度：
精度要求高，需要增加辅助工序。
（见第一个问题）
工厂制模情况：
复合模结构负责，加工装配要求高；单工序模简单。
保证工艺稳定性：
适当降低冲压工序中变形程度，避免在接近极限变形参数情况下进行冲压，可提高冲压件的稳定性。
另外，适当增加某些附加工序，例如：
冲制工艺孔作为定位孔；冲制变形减轻孔以转移变形区；在多次拉深中增加修边工序，以便于拉深顺利进行，都可以提高工艺稳定性。
（例图1）
第三个问题：
确定冲压加工的工序顺序
工序顺序指冲压加工过程中各工序排列的先后次序。
它取决于变形规律和工件质量要求。
以下一些原则可供参考：
平板冲裁件工序顺序安排
对于带孔或缺口的冲裁件，采用单工序模冲裁时，一般落料工序在前，冲孔或冲缺口工序在后。
若采用连续模，则先冲孔和缺口，然后落料。
对于冲多孔的冲裁件，当孔间距、孔边距大于允许值时，最好落料与冲孔在一道复合工序里完成。
对于靠近工件边缘较近的孔，应安排先落料，后冲孔，以防落料力过大而使孔变形。
若工件上需冲制两个直径不同的孔，其位置又接近时，先冲大孔，后冲小孔。
若工件上需冲制两个精度不同的孔，其位置又接近时，应先冲一般精度孔，后冲精度要求较高的孔。
对于平直度要求较高的冲裁件，安排工序时，最后一道是校平。
对断面质量要求较高的冲裁件，应在冲裁后安排一道整修工序（材料厚度较大时需整修2~3次），必要时采用精密冲裁。
弯曲件工序顺序安排
当弯曲件上所有孔的孔边距弯曲区较大（大于允许值）时，都应放在平板毛坯上冲孔，然后再弯曲。
弯曲件上位置精度要求较高的孔，应在弯曲后冲出，否则孔位精度不能保证。
若U型弯曲件两侧上孔的同轴度要求不严，最好在弯曲前冲孔。
若同轴度要求较严，最好在弯曲后冲孔；若同轴度要求过严，只好在弯曲后机加工。
对于形状简单的弯曲件，如V型件，U型件，Z型件，最好一次弯曲成型。
对于形状复杂的弯曲件，一般需要两次或多次弯曲成形。
多次弯曲时，一般先弯外角，后弯内角。
拉深件工序顺序安排
对于大批量生产的拉深件，首次拉深应采用落料、拉深复合工序，若拉深件底部有孔，也可能采用落料、拉深、冲孔复合工序；
当拉深件尺寸精度要求较高或圆角半径要求较低时，在拉深成形后需增加精整或整形工序。
大部分拉深件在拉深后都需要采用修边工序。
拉深件上所有孔一般均应在拉深后冲孔。
多次拉深材料硬化严重时，必须注意中间退火。
第四个问题：
考虑工序是否有组合的可能和必要，若组合时，应确定工序的组合方式。
工序组合后，可减少模具和使用设备的数量，提高生产率；同时还可以减少单工序冲压多次定位而造成的定位误差，提高冲压件精度。
工序组合的必要性：
取决于生产批量。
（参见问题二）
工序组合的可行性：
保证冲压件形状、尺寸、精度符合要求；保证模具结构可行和有足够的强度。
工序组合方式：
主要有两种方式：
复合冲压和连续冲压。
复合冲压：
常用组合形式：
参见《冲压工艺学》P188表7-13。
复合工序一般2~3个为宜。
优点：
制件精度高、工件形状和尺寸适应范围广。
缺点：
结构复杂，制造成本高。
应用：
使用于精度要求较高的中小型批量的冲压件，一般用条料，也
可用板料、边角料。
连续冲压：
常用组合形式：
参见《冲压工艺学》P189表7-14。
优点：
生产效率高，操作安全。
模具强度高。
缺点：
结构复杂，制造成本高。
由于送料误差和凸凹模位置误差，使
制件精度不如复合模，因此，对冲压件尺寸、原材料规格和性
能要求较严。
应用：
使用于精度要求不高的大批量的冲压件，一般用条料或带料。
第五个问题：
确定各工序的定位方式
定位原则
当采用多工序在不同模具上分散成形时，应尽可能使各工序都采用同一个定位基准，这样可以消除定位误差。
定位基准应有较高的精度，否则会产生误差，造成质量不稳定。
定位基准最好是冲压过程中不参与变形的面。
定位方式选择举例：
工序的定位方式一般有孔定位、平面定位、和形体定位三种。
一般来说，对于平板零件，最好采用相距较远的两孔定位，或采用外轮廓定位，或者采用一个孔和部分外形联合定位。
对于弯曲件，采用两孔定位或形体定位。
对于拉深件，常采用形体、底面定位（例如多道拉深），有时也采用切边后的端面定位。
（例图3）。
第六个问题：
确定各工序的半成品形状和尺寸，画出工序草图
工序草图即某一冲压工序完成后的半成品工件图。
工序草图所应包含的内容：
该工序所应加工的工件形状和尺寸；
工件的定位方式；
所需模具的结构形式；
所需设备的类型与规格；
所需的检验工具与量具。
绘制工序草图时应注意的问题：
可用一个或多个试图表示，视工件复杂程度而定。
工序草图上，一般只标注该工序所完成的工序尺寸，尤其是应该注明关键尺寸和精度。
第七个问题：
确定其它非冲压辅助工序
非冲压辅助工序，如：
钻孔、铰孔、车削、焊接、铆合、热处理、表面处理、清理和去毛刺。
例如：
拉深工艺辅助工艺
中间退火：
拉深过程中，材料要加工硬化，硬化程度较大时，拉深工序间对半成品要进行退火处理。
以下列出了不需要进行退火工序所能完成的拉深次数：
08,10,15 3~4次
铝 4~5次
H68黄铜 2~4次
不锈钢 1~2次
钛合金 1次
酸洗：
为了除去退火后的氧化皮，必须进行酸洗。
酸洗前采用苏打水去油，酸洗后用冷水冲洗，然后用60~80C的弱碱溶液中和酸性，再用热水洗涤。
13．如何选择模具类型？
工艺方案确定后，选择模具类型时，需综合考虑生产批量、设备、模具制造等情况，选用简易模、单工序模、复合模或连续模。
一般来说，简易模（聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模、钢带冲模等）寿命低，成本低，通常使用于试制、小批量生产。
对于大批量、精度要求较高的冲压件，应应用复合模或连续模。
当冲压件尺寸较大时，为便于制造模具和简化模具结构，应采用单工序模具。
当冲压件尺寸小且性质复杂时，为便于操作，常用复合模或连续模。
14．如何选择设备？
常用冲压设备有哪些？
主要有：
曲柄压力机、螺旋压力机、多工位压力机、冲压液压机、高速压力机、精密冲裁压力机、冲模回转头压力机。
曲柄压力机：
最常用，有开式、闭式压力机，单动和双动压力机。
螺旋压力机：
大型零件的冲压。
使用于校平、压印等。
多工位压力机：
能够在同一工作台上，按顺序完成多道工序，每个行程产生一个零件。
精密冲裁压力机：
能冲出具有光洁、平直断面的工件（Ra0.8~3.2）。
15．如何选用压力机？
设备选择包括设备类型选择和规格选择两个方面。
设备类型选择：
设备类型选择主要取决于工艺要求和生产批量。
一般应遵循以下原则：
对于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件，多采用开式曲柄压力机。
对于大中型和精度要求较高的冲压件，多采用闭式曲柄压力机。
对于大型拉深件，常采用上传动的闭式双动拉深压力机；对于中小型拉深件，常采用下传动双动拉深压力机。
对于复杂形状中小型件的大批量生产，应优先选用多工位自动压力机或高速压力机。
对于小批量生产，尤其是大型厚板件的生产，多采用液压机，主要用于完成弯曲、拉深、成形。
对于校正弯曲、校平和整形工序，要求压力机应具有足够的刚度，应优先选用精压机。
当生产批量不大时可选用摩擦压力机。
若采用曲柄压力机，需严格控制压力机的闭合高度和冲压件的厚度公差，以防损坏设备。
对精冲工艺，最好在专用精冲压力机上进行。
若在普通曲柄压力机或液压机上完成，需在设备或模具上附加压边系统和反压系统。
16．设备规格选择：
1） 设备规格主要指公称压力、行程、装模高度、工作台面尺寸、滑块模柄孔尺寸等。
2） 一般，压力机的公称压力应大于或等于冲压总工艺力的1.3倍。
3） 当进行拉深工艺时，通常对公称压力考虑适当的安全系数。
例如：
深拉深时，取最大拉深力为公称压力的0.5~0.6倍，浅拉深时，取最大拉深力为公称压力的0.7~0.8倍。
4） 滑块行程：
必须满足放料和取件方便。
对于冲裁、精压，所需行程较小；对于弯曲、拉深及落料拉深复合工序，一般需要较大的行程。
拉深时，要求滑块的行程应大于拉深件高度的2.5倍。
5） 工作台面尺寸：
一般应大于模具底板50~70mm，其孔眼尺寸应大于弹顶器的外形尺寸。
6） 闭合高度：
Hmax-5>=Hm>=Hmin+10
7） 其它：
漏料孔尺寸等。
17．如何把模具安装到压力机上？
1） 按模具封闭高度将压力机调整到最大闭合高度。
2） 将模具调到工作台（或垫板）上，找好方向。
3） 寸动移动滑块，同时调正冲模，使模柄穿入滑块模柄孔中，待滑块到下死点后，拧紧模柄固定螺栓。
4） 将模架固定在工作台面上。
5） 调整打料杆的行程。
6） 再次拧紧模架固定螺栓。
7） 模具固定后，慢慢转动大齿轮，使滑块上下试行，检查上下模间隙是否均匀。
8） 模具调整好后，选用适当的润滑剂和润滑规范，进行试冲，并分析出现的问题。
18．模具对压力机的要求有哪些？
模具寿命和冲压件质量都受压力机精度和强度、刚度的影响。
因此，对这些内容有一定的要求。
在生产中，上下模正确吻合与压力机的精度有关系，在生产中需经常检验精度。
压力机精度指标包括：
1） 工作台面的平面度
2） 滑块下平面的平面度
3） 滑块导轨同床身间的间隙
4） 工作台面同滑块下平面的平行度
5） 滑块行程同工作台面的垂直度
6） 滑块中心孔和滑块行程的平行度
7） 飞轮转动时跳动的大小
例如：
滑块导轨同床身间的间隙过大，冲压时上下模同心度降低，很容易使冲模刃口损坏。
压力机的精度受其自身的强度和刚度的影响。
19．如何制订工艺规程----工艺卡？
工艺卡是冲压加工的重要工艺文件，它不仅是模具设计的依据，也是指导生产过程的主要依据。
一般说来，在大批量生产中，需编制工艺卡、每道工序工序卡、材料排样卡。
在小批量生产中，需编制工艺卡。
工艺卡的内容
工艺卡是以工序为单位简要说明产品加工过程的一种工艺文件。
它主要按加工顺序列出整个冲压加工的工艺路线（坯料准备、冲压加工、辅助加工等）及工序内容（模具、时间定额、使用设备、工件草图）。
一般掌握在管理、技术、工艺部门。
主要内容：
工序序号
工序名称
工序内容：
简要说明该工序所做的内容，如剪床下料、落料冲孔、弯曲、拉深、整形、切边等。
工序草图：
工序加工草图，其视图应尽量少。
草图中只需要标注本工序所完成的加工尺寸，其他尺寸可不标注。
工艺装备：
写明模具名称、编号。
设备：
设备型号、吨位。
材料种类与规格
工时定额。
20.常用冲压模具类型有哪些？
基本结构如何？
如何选用模具类型？
常用模具类型有哪些？
按工艺性质分类
冲裁模：
沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。
如：
落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。
弯曲模：
使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。
拉深模：
把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。
成形模：
将毛坯或半成品工件按凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。
如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模。
根据工序组合方式分
单工序模：
一般只有一对凸、凹模，在压力机一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。
复合模：
只有一个工位，在压力机一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上工序的模具。
连续模：
在毛坯送进方向上，具有两个或多个工位，在压力机一次行程
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