冲裁件的工艺性分析
冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。
( 一 )冲裁件的形状和尺寸
１．冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少。在满足质量要求的条件下，把冲裁件设计成少 、无废料的排样形状。如图 1a)所示零件，若外形无关紧要，只是三孔位置有较高要求，改为图 b)所示形状，可用无废料排样，材料利用率提高40%。
２．除在少、无废料排样或采用镶拼模结构 时，允许工件有尖锐的清角外 ，冲裁件的外形或内孔交角处应采用圆角过渡， 避免清角 。其圆角值见表 1。
图 1 冲裁件形状对工艺性的影响示例
表 1 冲裁件最小圆角半径R
３．尽量避免冲裁件上过长的悬臂 与狭槽 ，如图 2，应使它们的最小宽度b≥1.5t。
图 2 冲裁件的结构工艺性图
４．冲裁件孔与孔之间 、孔与零件边缘之间的壁厚 (图2)，因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求 c≥15t，c′≥t。若在弯曲或拉深件上冲孔 ，冲孔位置与件壁间距 应满足图示尺寸。其要求见图 3。
3 弯曲件的冲孔位置
5．冲裁件的孔径因受冲孔 凸 模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯。冲孔最小尺寸取决于材料的机械性能、 凸 模强度和模具结构。用自由 凸 模 和带护套 的凸模所能冲制的最小孔径分别见表 2和3，孔距的最小尺寸可见表3。
表 2自由凸模冲孔的最小尺寸(mm)
表3 带护套的凸模的最小尺寸
表4 最小间距
(二)冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求
冲裁件的精度要求，应在经济精度范围以内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于 IT11级，冲孔件比落料件高一级。冲裁件外形与内孔尺寸公差可见表 3。如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整修或采用精密冲裁冲t件两孔孔心距所能达到的公差见表 5。冲裁件断面的表面粗糙度和允许的毛刺高度可见表 7和表8
表 5冲裁件外形与内孔尺寸公差
表6 冲裁件孔中心距的公差
7 冲裁断面的表面粗糙度
表8 冲裁件允许毛刺的高度
(三)冲裁件的尺寸基准
冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的 面或线上 ，切不要与参加变形的部位联系起来。如图 4所示，原设计尺寸的标注(图a)，对冲裁图样是不合理的，因为这样标注，尺寸 L1、L2必须考虑到模具的磨损而相应给以较宽的公差造成孔心距的不稳定，孔心距公差会随着模具磨损而增大。改用图 b)的标注，两孔的 孔心距才不受 模具磨损的影响，比较合理。
图 4 冲裁件的尺寸基准
冲裁加工的经济性分析
( 一 )冲裁件的制造成本
所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益，在进行冲压工艺设计时，应该运用经济分析的方法找到降低成本，取得优异经济效果的工艺途径。
式中 C材：材料费；C工∶加工费(工人工资、设备折旧费、管理费等 )；C模：模具费。上述成本中，模具费、设备折旧费一般与产量无关，加工费中的工人工资和其它经费只要在一定时间内，基本上也是不变的，因此，叫做固定费用，用 Ca表示。 而材料费、外购件费等，将随生产量大小而变化，属可变费用 Cb表示(以单件计)， 若产量 为Ｑ，则： （ 2—24)
这样，产品制造成本由固定费用和可变费用两部分组成。设法降低固定费用或可变费用，都能使成本降低、利润增加并积累资金。产品的制造成本和产量之间有着密切关系，现用图 5～图7分别进行分析。
１．固定费用
总的固定费用 Ca不随产量的增加而增加，而单件产品的固定费用(单位固定费用)却由于产量 Q的增加而逐渐下降，如图5b)所示 。
图 5 固定费用图
a)总固定费用b)单位固定费用
2.可变费用
总的可变费用将 随产量 的增加而增加，但对产品单位费用而言，其直接耗费的原材料费、外购件费、外协加工费等则基本不变，如图 6所示。
6 可变费用图
a)总可变费用b)单位可变费用
３．成本与产量的关系 (如图7)
产品的单位成本 C可用公式表示，并由图7b)可知，单位成本将 随产量 的增加而下降。
图 7 成本曲线图
a)成本Cb)单位成本C
(二)降低冲压 件成本 的途径
增产可降低单件产品成本中的固定费用，相对地减少消耗，通过节约可以直接降低消耗，两者都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项因此，降低成本，就是要降低上述各项费用，降低成本有以下各种措施：
１．降低小批量生产中的冲压件成本
由图 5a)可知，试制或小批量生产时，降低成本的有效途径是降低固定费用，这样能取得较好的经济效益，其中降低模具费用，是降低成本的有力措施。如冲压 件质量 要求较高，须采用 正规模具，一般情况下，应尽可能分散工序，选用结构简单，制造方便、价格低廉的简易模具。如：薄板模、组合冲模、聚氨脂橡皮模、锌合金模低熔点合金模等。
2．工艺合理化
冲压生产中，合理的工艺是降低成本的可靠保证。新产品投产前应通过试生产，对工艺可行性进行验证，然后再正式投入生产。 当产量改变，发现模具早期损坏或事故频繁，以及更改产品设计而改换模具、或更换设备等生产条件变化时，都要对产品工艺进行认真的讨论和研究。在制定工件的冲压工艺时，处理工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于工件的批量、结构形状、质量要求、工艺特点等。对于板料冲压件，通常是大批量生产情况下，应当尽量采取工序集中的方案，采用复合 或级进模进行冲压，这样既提高生产率，又能做到安全生产。但小批量生产时，则以采用单工序模，用工序分散的冲压方式为宜。实践经验表明，对于复合模，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，一般为 2～ ３个 工序，最多四个工序， 对于级进模 ，集中的工序数可以多些，因为其模具结构的布局范围自由度比 前者大 得多。
３．多件同时冲压
产量较大时，采用多件同时冲压，可使模具费、材料费和加工费降低，对成形工艺来说也有利于材料应力、应变对称均匀，如图 8所示。
图 8 左右同时成形后再切割
４．冲压过程的高速自动化
自动化生产对安全和降低成本都有利。是冲压加工的发展方向，今后不仅大批量生产中应采用自动化，在小批量生产中也倾向采用自动化。
５．提高材料利用率
降低材料费，特别是材料价格较高时，必须认真地考虑此问题。降低材料 费主要 可从材料的经济利用入手。方法已在前述排样设计中进行了研究。
６．节约模具费用
模具费用在冲压件的制造成本中占有相当比重。图 2—29表示冲压件的加工费用(加工费 和模具折旧费 )与产量之间的关系。
图 9 冲压件的加工费用与产量之间的关系
B点处表示大量生产时的情况，其加工费比少量生产要低，而模具折旧费更低。采用自动化大量生产时，虽然模具折旧费有所增加，但因加工费更少，所以冲压 件加工 的费用为最小值。A点处是少量生产的情况。加工费和模具折旧费都比大量生产时要高得多，所以累计的制件加工费用非常高，尤其是模具折旧费，随着产量的减少增大较快。以上分析表明，少量生产时，要降低冲压 件加工 的费用，必须减少模具费。近年来，对各种简易模具进行了研究，结果表明，由于其结构简单，制造迅速，价廉，适用于小批量生产，能节约模具费，降低冲压件制造成本在大批大量生产中，应尽量采用高效率、长寿命的级进冲压的硬质合金冲模。硬质合金冲模的刃磨寿命和总寿命比钢模具长得多。据统计资料其刃磨寿命为钢模具的 10～３０倍，总寿命为 20～４０倍，但模具制造费用只为钢模具的２～４倍。
冲裁工艺方案的确定
在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。
( 一 )冲裁工序的组合
冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。
复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。
冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。
１．生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁， 中批和 大批量生产采用复合冲裁或级进 冲裁。
２．工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合 冲裁低， 在级进 冲裁中采用 导正销结构 ，可提高冲裁件精度。
３．对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用复合 冲裁或级进 冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造 多副单工序 模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。 所以级 进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件 (参见图10），且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大， 但级进 冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。
４．模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。
５．操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级进冲裁较安全。
综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。
(二)冲裁顺序的安排
１．级进冲裁的顺序安排
(1)先冲孔或切口，最后落料或切断，将工件与条料分离。首先冲出的孔可作后续工序的定位用。在定位要求较高时，则可冲出专供定位用的工艺孔 (一般为两个，参见图10)。
图 10 级进冲裁
(2)采用定距侧刃时， 定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距 。采用两个定侧距刃时，可以安排成一前一后，也可并例 。
２．多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排
(1)先落料使毛坯与条料分离，再冲孔或冲缺口。后继各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。
(2)冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔，后冲小孔。
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