第八章沖壓工藝過程設計

沖壓工藝及沖模設計譚險峰（tanxf_niat@163.co南昌航空大學塑性工程系8/3/2026第八章沖壓工藝過程設計§8-1工藝設計的內容與步驟

一、設計程序1、設計的準備工作熟悉原始資料，了解產品要求生產任務書或產品圖及其技術條件原材料情況：板料的尺寸規格、牌號及其沖壓性能生產綱領或生產批量可供選用的沖壓設備：型號、技術參數及使用說明書模具加工、裝備的能力與技術水平各種技術標準和技術資料8/3/20262、設計的主要內容和步驟

沖壓件工藝性分析判斷產品需要哪幾道沖壓工序確定各道中間半成品的形狀和尺寸逐個分析各沖壓工序的工藝性要求是否采取特殊的工藝措施或修改

確定最佳工藝方案沖壓件的形狀特點尺寸大小精度要求原材料規格和力學性能可選用設備規格模具制造條件生產批量

完成工藝計算

選定模具結構類型

合理選用沖壓設備繪制工作部分的動作原理圖排樣圖、材料利用率、沖壓力（功）、凸、凹模工作部分尺寸8/3/2026模具零件圖是模具加工的重要依據，應符合如下要求：

視圖要完整，且宜少勿多。尺寸標注要齊全、合理、符合國家標準。

制造公差、形位公差、表面粗糙度選用要適當。注明所用材料牌號、熱處理要求以及其他技術要求。

繪制模具總裝圖：

應清楚表達各零件之間的裝配關系以及固定連接方式。

主視圖

剖視圖，閉合狀態，閉合高度尺寸，條料和工件剖切面涂紅/黑

俯視圖俯視可見部分，未見部分可用虛線表示，平面輪廓尺寸，圖中排樣圖輪廓線用雙點劃線表示。

側視圖、局部視圖和仰視圖一般不要求，必要畫時出，宜少勿多。

由里到外畫盡量采用標準件8/3/2026模具總裝圖的一般布置情況

8/3/2026主視圖俯視圖零件圖排樣圖局部視圖8/3/20263、編寫工藝文件和設計計算說明書工藝文件（工藝卡）工序序號工序名稱工序半成品形狀、尺寸示意圖工序模具類型與編號工序的設備型號工序檢驗要求設計計算說明書沖壓工藝性分析及結論工序方案的分析比較確定的最佳工藝方案各項工藝計算的結果模具類型選擇的依據與結論設備選擇的依據與結論8/3/2026沖模設計程序框圖8/3/2026二、分析沖壓件的工藝性汽車前大燈外殼

連接件8/3/2026三、沖壓工藝方案的確定確定工序性質——沖壓工藝必須符合變形規律

在需經數道工序成形時，零件是逐步形成的。每一道工序都使毛坯一部分變為成品的一部分。為使每道工序都能順利完成任務，應使該道工序中待變形的部分為弱區。如圖所示為油封內、外夾圈。這兩個零件材料和形狀相同，由于尺寸上的差別，必須采用不同的沖壓方案。

8/3/2026為保證“變形區為弱區”的條件，有時要增加一些附加工序。如圖所示軸承蓋，用落料、拉深、沖φ23mm孔的方案，其拉深系數為0.43，已超過了極限拉深系數，不能一次成形。采用落料預沖φ11孔、拉深、沖φ23孔的方案，使法蘭保持為弱區，但底部也可產生一定的變形量。拉深時φ11孔擴大，底部的部分材料轉向側壁，從而使成形高度得到增加。因此可一次拉深成形。8/3/2026對零件壁部的變薄有無要求，是選擇伸長類成形或壓縮類成形的主要依據。

如圖所示的零件，若底部側壁的壁厚要求不嚴，則可采用翻邊工序；若不允許變薄，則必須是采用拉深工序，最后把底沖切掉。

為消除多次定位的誤差，盡量使全部工序都用零件的同一個部分作為定位基準。定位基準最好是選用毛坯外形或孔，且應該使所選定毛坯定位部分，在沖壓過程中不產生變形或位移。當在沖壓中間毛坯上找不到合適的定位部分時，也可以利用在以后工序中需要切除的廢料上沖制“工藝孔”來定位。8/3/2026確定工序順序時，應考慮沖壓變形趨向性。工序順序的確定工序順序安排的一般原則：對于帶孔的或有缺口的沖裁件，如果選用單工序模，一般先落料，再沖孔或沖缺口；若選用級進模，則落料安排在最后工序。對孔的尺寸、位置或零件上某一部分尺寸有較高精度要求時，應當把這種工序安排在成形之后。彎曲前沖孔多孔拉深件拉深后沖孔8/3/2026拉深件口部、擴孔件孔邊緣都難以得到規則而平齊的形狀，尤其當使用的板料具有較大的方向性時更為嚴重。因此，在一般情況下，拉深件、翻邊件、擴孔件等最后都安排一道修邊工序。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安排先后彎曲的順序。一般先彎外角，后彎內角。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，應安排在基本成形之后。8/3/2026工序的組合厚料、低精度、小批量、大尺寸的產品宜采用單工序模生產。薄料、大批量、小尺寸的產品宜采用級進模進行連續生產。形位精度高的產品宜采用復合模生產。最佳工藝方案的分析、比較和確定技術上可行，經濟上合理（見表7-1）8/3/2026【例8-1】如圖所示陽極板，材料無氧銅TU1，厚度2mm，中小批量生產，工件要求平整，表面不得有劃痕等缺陷。試確定其冷沖壓工藝方案并設計模具。

一、沖壓件工藝性分析沖壓基本工序：落料和沖孔。孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為5mm。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級，尺寸精度較低。結論：普通沖裁完全能滿足生產要求。

§8-2沖壓工藝制定實例8/3/2026方案一:先落料，后沖孔。采用單工序模生產。方案二:落料-沖孔復合沖壓。采用正裝復合模生產。方案三:沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產。

分析：方案一需兩道工序兩副模具，生產成本高，落料后沖孔時操作不方便；方案二需一副模具，工件的精度及生產效率都較高，操作不方便。方案三需一副模具，但此工件生產量為中小批量。

結論：綜合比較，采用方案二最佳。二、沖壓工藝方案的確定8/3/2026排樣方式的確定及其計算

沖壓力的計算

沖裁力：F=tLσb=88.2KN卸料力:F卸=K卸F=0.05×88.2=4.4KN頂件力：F頂=K頂F=0.05×88.2=4.4KN根據計算結果，沖壓設備擬選J23-10A。

三、主要設計計算8/3/2026零件為規則幾何體，壓力中心在幾何中心。

工作零件刃口尺寸計算

壓力中心的確定落料凹模的基本尺寸：

落料凸模的基本尺寸與凹模相同，同時在技術條件中注明：凸模刃口尺寸與落料凹模刃口實際尺寸配制，保證間隙在0.12～0.16mm之間。8/3/2026沖孔凸模的基本尺寸：

沖孔凹模的基本尺寸與凸模相同，同時在技術條件中注明：凹模刃口尺寸與沖孔凸模刃口實際尺寸配制，保證間隙在0.12～0.16mm之間。四、模具總體設計模具類型的選擇：采用正裝復合模。定位方式的選擇：控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置。控制條料的進給步距采用擋料銷。卸料、出件方式的選擇：采用彈性卸料。采用正裝復合模，必須采用上出件。導向方式的選擇：為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該模采用中間導柱的導向方式。

8/3/2026a)凸凹模b)沖孔凸模

五、主要零部件設計工作零件結構設計8/3/2026凹模

8/3/2026①卸料板的設計：卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為

10mm。卸料板采用45號鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。②卸料螺釘的選用：卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為8mm，螺紋部分為M6×10mm。③頂件塊的設計卸料、頂料部件的設計模架及其他零部件設計采用中間導柱模架。導柱d/mm×L/mm分別為28×160，32×160;

導套d/mm×L/mm×D/mm分別為28×115×42，32×115×45;上模座厚度H（上模）取25mm;上、下模墊板厚度H

墊取5mm;上、下固定板厚度H（固）取20mm;下墊塊厚度10mm;下模座厚度H

（下模）取30mm。8/3/2026該模具的閉合高度:

H

閉

=（25+5+5+56+20+20+30+20-2）mm=179mm

凸模沖裁后進入凹模的深度為2mm。

六、模具裝配圖8/3/2026【例8-2】如圖所示玻璃升降器外殼，材料08鋼，厚度1.5mm，中等批量生產。試確定其冷沖壓工藝方案并設計模具。

8/3/20268/3/2026零件沖壓工藝性分析帶凸緣的圓筒形件主要形狀、尺寸由拉深、翻邊、沖孔等工序獲得公差要求偏高，拉深底部及口部的圓角半徑R1.5偏小

—需加整形工序零件底部成形方法如下：省料、生產率高，優先考慮8/3/2026制定工藝方案核算翻邊變形程度采用圓柱形凸模預沖孔直徑：由查表6-1：故能由沖孔后直接翻邊獲得H=5mm的翻邊高度1、毛坯直徑計算8/3/2026拉深毛坯直徑計算翻邊前半成品的形狀和尺寸查表4-4：8/3/20262、拉深次數和半成品尺寸的計算采用三次拉深成形的工藝方法（計算過程略）。

3、工藝方案的確定沖壓基本工序：落料、第一次拉深(俗稱沖盂)、第二次拉深(俗稱二引)、第三次拉深、預沖翻邊底孔ф11、翻邊、沖三個小孔ф3.2、切邊。提出若干工藝方案，通過分析、比較，決定采用方案一：8/3/20268/3/20268/3/2026方案二：8/3/2026方案三：8/3/2026方案四：8/3/2026工藝參數計算1、零件排樣2、條料尺寸

選用板料為：1.5×900×1800

板料縱裁利用率：η=69.5%

板料橫裁利用率：η=66.5%8/3/20263、沖壓工序圖8/3/20264、各工序沖壓力以及壓力機選取

落料-拉深工序第二次拉深工序

第三次拉深(兼整形)

沖翻邊底孔ф11工序翻邊工序沖三個小孔ф3.2工序切邊工序

5、彈性元件的選用6、模具工作部分尺寸計算8/3/2026編制工藝卡片見表7-3繪制模具裝配圖繪制模具零件圖撰寫設計計算說明書8/3/20268/