精冲技术在工业中的应用

精冲技术在工业中的应用　高级工程师周开华　一、精冲技术源流　精冲技术的起源要追溯到１９１４年以来工业生产的　发展。１９２３年３月９日德国人Ｆｒｉｔｚ　Ｓｃｈｉｅｓｓ发明了精冲　技术，取得了“金属零件液压冲裁装置”的专利证书　（　ｒ．３７１００４），并将它公诸于世。随后又推广到瑞上、　法国、英国和美同等国家。　精冲技术从１９２３年至今的８０多年里，历经ｒ秘密　期（１９２３—１９５６年）、普及期（１９５７—１９７９年）和发展　期（１９８０年至今）。２０世纪７Ｏ年代电子工业的发展，　曾引起精冲技术的一度衰退，但７Ｏ年代末８Ｏ年代初汽　车ｌＴ业的进入，又使精冲技术有ｒ很大的发展。迄今，　全世界大约有４５个国家采用精冲技术，生产的精冲零　件约１００００种，精冲机拥有量约３０００～４０００台。　・Ｉｌ国精冲技术的试验研究源于１９６５年，至今引进　外精冲机约８０台（２５０　８８００ｋＮ），实际能运行的约　４Ｏ台左右，分布在全国１６个省市５０多家企业。随着中　国经济的快速发展，精冲技术迎来了新的机遇和挑战。　目前，精冲市场正在扩大，精冲专、　厂止在组建，精冲　队伍正　形成，精冲零件的品种正在增多，精冲机『Ｆ在　研发和投入使用。　毫无疑　，中国精冲技ｌ术的发展，必须结合中国的　特点和各企业自身的条件，走自我发展之路。　二、从普冲到精冲　１．精冲　精冲是精密冲裁（冲压）的简称，足住普冲的基础　上发展起来的一种精密冲压加ｒ　Ｉ　岂，从根本上改变了　金属板料加Ｔ的一ｒ：艺链。　它与普冲虽同属于分离工艺，但精冲足含有特殊工　艺参数的加工方法（见图１）。　精冲零件具有优良的质量：艮寸公差小、形位精度　高、冲裁面光洁、表面平整、垂直度和互换性好，特别　是精冲与其他成形加工工艺（如弯曲、拉深、翻边、挤　压、压扁、沉孔、半冲孔和压印等）相复合后成形的三　维零件，可取代普冲、机加工、锻造、铸造和粉末冶金　加工的零件，并以较低的成本达到产品质量的改善，因　而具有较大的技术经济效益。　普通冲裁　精冲　＾　超　一　Ｉ墨Ｉ　１精冲工艺原理　１．凸模２．ｊ矗板３凹模４．顶件器　Ｆ　一冲裁力　ＦＲ一齿圈　＿』Ｊ　，　，一反压力　值得注意的是：我们常说的精冲不是一般意义上的　精冲（如整修、光洁冲裁和高速冲裁等），而是强力压　板精冲。　２．精冲的工作原理　强力压板精冲的模具原理：在专用（三动）压力机　上，借助带ｖ形齿圈压板的精冲模、适宜的精冲材料和　润滑剂进行。在冲裁过程巾（　图２）落料凸模２接触　材料５之前，通过压边力，　使ｖ形齿圈１将材料压紧　在凹模３　，从而在ｖ彤齿的内面产生横向侧压力，以　阻止材料的剪切区内撕裂和金属的横向流动。在冲裁凸　模压人材料的同时，利用顶件器４的反压力，ｃ将材料　压紧，并在压紧状态中，在冲栽力Ｆ　作用下进行冲裁。　剪切区内的金属处于ｉ向压应力状态（静水压），从而　提高了材料的塑性。此时，材料就沿着凹模的刃边形　机械ｌ，，ｔ￣ｊｊｎｒ　呈　生堡笪！　盟＿ｌｊ薯一　ＷＷＷ．ｔｍｃｈｉｎｉｓｔ．ｏｏｍ．∞　维普资讯 http://www.cqvip.com

状，呈现剪切的形式冲裁零件。　３．普冲与精冲工艺对比　普冲与精冲主要工艺特点的对比如表１所示。　三、精冲的技术条件　精冲　是单一的工艺技术，它是一个系统工程，涉　及各个方面（见图３），包括下列条件：　图２精冲模具原理　１．导板（齿圈压板）　２，落料ｎ模３．凹模　４．顶件器５．精冲材料　Ｆｓ一冲裁力　，（　一反压力　ＦＲ～齿圈压力　图３精冲条件　表１　技术特征　普冲　精冲　１，材料分离形式　剪切变形（控制撕裂）　翅一剪变形（抑制撕裂）　尺寸精度　ＩＳＯ　ｌ１～１３　【Ｓ０　７一ｌ１　冲裁面粗糙度　／ｐ．ｍ　）６．３　１．６—１．４　平面度　大　小（０．０２ｍｍ／ｌＯｍｍ）　２．工件品质　形位　不垂直度　大　小（０．Ｏ０２６ｍｍ／１　ｍｍ）　误差　塌角　ｆ２０～３５）％占　（１０～２５）％　毛刺　双向，大　单向，小　间隙　双边（５　１０）％　单边（５～１０）％　３．模具　刃口　锋利　倒角　４．冲压材料　无要求　塑性好（球化处理）　５．润滑　一般　特殊　力态　普通（单向力）　特殊（二向力）　６．雎力机　工艺负载　变形功小　变形功为普冲的（２～２．５）倍　环保　有噪声．振动大　噪声低，振动小　７　成本　低　高（回报周期短）　（１）精冲零件结构形状、工艺性、尺寸精度和表　（６）生产技术机床调整与操作、模具维修保养及　面质嚣。　后续工序。　（２）精冲材料　材料的精冲性、成形性、化学成　（７）市场需求　涉及生产批量、交货时间和价格　分、金相组织和热处理状态。　等。　（３）精冲模具结构的稳定性、特性参数的选择和　四、精冲应用领域　制造质量。　精冲工艺技术的发展，使其进入了各个工业领域，　（４）精冲机床压力、速度和状态。　得到广泛的应用（见图４）。对于要求最小尺寸公差、具　（５）精冲润滑润滑系统、润滑剂成分及用量。　有最小粗糙度的功能零件，可以广泛使用精冲零件。而　Ｅ　篮越艘一一　缸板ｌ，‘：热加工　ｗｗｗ　ｍａｃｈｉｎｉｓｔ　Ｏ　ｃｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

对于有视觉要求的、很精细的表面零件，也可使用精冲　零件。现今，精冲件的生产品种、尺寸形状、材料厚度　和力学性能都有很大的提高。而且为了适应市场需求．　生产的均衡性、质量可靠性和加工经济性更加突出。　（２）精冲的市场份额。在很多工业领域中，精冲技　术占有一定的市场。按照主要制造业分类，精冲市场所　占有的份额如图６所示。从图６可以看出：外协件占的　比重较大，这一方面是社会要求；另一方面是外协专业　厂技术先进，生产效率很高。　１％　（１）精冲的应用范围如图４所示。　钟袁　业　一　一一一　一～一一一一　一一　３％　３％　机械ｌ：业　～一一一～　一～一～一一一一～一电ｆ仪器　摄榭机　计培仪　汽车　汽牟Ｉ．业　摩托乍　拖拉机　枪械　引信　军事　业　坦克　装甲　机　自动门宽件　小五金　保安件　办公家具　岛能物理　图４精冲应用领域　汽车工业是精冲技术推广应用的重中之重，一辆轿　车精冲零件的拥有量为４０—２００件，占轿车冲压件的　６０％　７０％（见图５）。　刹牟装置：１５种　轿　车　精　冲　件　分　布　换向机构：４种　图５轿车的精冲件　５％　一一　一一　一　图６精冲的市场份额　若从精冲机在各行业的应用分布来看（以日本为　例），汽车零件生产占了很大比例（４２．７％），其次是精　密的商业机械和其他零件（见图７）。　图７精冲机的分布　五、精冲的经济性　１．经济的加工方法　（１）可进行自动化加工。　（２）没有或很少的后续加工。　（３）高生产率。　（４）稳定优质的产品。　（５）设备占地面积小。　（６）材料无中间传递。　２．经济性的体现　（１）省去很多切削加工。　（２）生产批量大。　（３）设备生产率高且稳定。　（４）设备购置费最初高，但投资回收期短。　缸槭ｌ　工　堕垒箜丝塑囫　ｗｗｗ．ｍａ‘　ｉｎｉｓＩ．ｏｏｍ．∞　一一～一～维普资讯 http://www.cqvip.com

删　¨¨　！　图８所示为精冲加工与传统加工方法的比较。　＊　镊　图８两种加丁方法的比较　３．案例　以图９所示扇形齿板为例，说明精冲技术的经济　性。　（１）零件材料Ｓｔ３　Ｋ４０卷料，艿＝４ｍｍ，　Ｉ，＝４００　—５００ＭＰａ。　（２）零件尺寸齿模数ｍ＝１，齿数　＝４２，大孔　Ｄ＝２４Ｈ７，两小孔ｄ＝６Ｅ８。　（３）精冲机Ｓｃｈｍｉｄ　ＨＳＲ　１６０，生产率４０件／ｍｉｌｌ。　（４）精冲模每次刃磨可冲２００００件。　图９寮形齿板　表２为扇形齿板两种加＿Ｌ方法的比较。　表２　普通加工　精冲　１．普通冲压　１．精冲　２．去毛刺　３校平　４．铰扎２４Ｈ７　５．铰二扎６Ｅ８　６．铣长　Ｌ　１０Ｈ１１　７．去毛刺　８。铣肯　９．去毛刺　２．去毛刺　１０．清洗工件　３．清洗上件　囵趔堕垒篮望塑——耙板ｌ　工　ＷＷＷ．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｏｏｍ．∞　六、精冲技术展望　中国精冲技术已进行了４０多年，步履艰辛。有认　识问题，也有客观条件。但白１９９２年以来的近１５年发　展较快，精冲零件生产中涌现出１０～１５个骨干企业，　诸如襄樊中航技术公刮、卜海交运精冲公司、苏州东风　精冲公司、常熟忠明祥和汽车零件公司、武汉国营７３３　厂和广州华冠精冲公司等。约有５个企业进行了精冲机　（４００ｋＮ、　１０００ｋＮ、　２０００ｋＮ、　２５００ｋＮ、　３１５０ｋＮ、　６３００ｋＮ）的开发和应用，取得了叮喜的成果。精冲原材　料的生产企业也止在兴起。　当前，主要　题是精冲企业规模小、太分散、产量　低、效率差、人／ｒ短缺、配套不全，与外国的差距较大　等，但这些问题将会在发展中逐步解决。今年锻　协会　下设了“精冲技术委员会”，将对精｝ＩｆＩ技术的全面发展　进行总体规划，中国精冲技术一定会扬帆远航。　七、精冲零件典型示例　（１）轿车精冲零件如图１０所示。　。）　概　ｔ■■　＾　■　、　ｌ，　滔　嬲　钠．＿，　、　移　ａ　。　静　　。＿—。　～　、　ｌ　～～…ｔ　图１０轿车精冲零什　（２）硬ｌ楹驱动器座板什见图１１。　图ｌ１硬盘驱动器座板件　（下转第３８页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌＡ　ｌ泗　鲫一　靠膏　ｊ＿　曩糖　０、蠢搿勰ｔ誊删　０嚣　躲　巍游　厚，这就解决了冲裁力不够的问题。为了减小工件变　形，可将凸模设计成空心，减小接触面，防止工件变　形。因此，可以通过改变凸模或凹模的刃口形状减小冲　裁力，变一次冲裁为连续剪切，以达到解决冲裁力大于　冲床公称压力的目的。图８所示为工装结构图。　（上接第２８页）　（３）纺织机械零件见图ｌ２。　２　鲴　１　３　４　５　６　７８９　ｍ¨　幽　８　１．导柱２．导套３．上座板４．销５　６．上垫板　７．橡胶垫８．压料板９．上模１Ｏ．下模　１１．圆柱销１２．下垫板１３．下座板　从图８看出，上模９下端为半圆形。落料时，凸模　左右最高两点先接触工件，接着下冲使工件分离。此工　装设计、制作完成后，试胎一次合格。　三、结语　通过以上两个事例的分析可知，要想设计出结构合　理、经济可行的冲裁模，必须对工件结构认真分析，计　算冲裁力，尤其在凸模截面较小时，为了防止凸模断　裂，必须进行强度校核。当碰到冲裁力大于冲床公称压　力时，应仔细斟酌模具结构，采取多种方法解决冲裁力　问题，并进行合理论证，同时还要考虑加工工艺性。总　之，要想在模具设计中解决冲裁力大于冲床公称压力的　问题，必须要进行认真分析和计算，在不超出机床加工　范围的条件下，选择切实可行的方法。以上的成功设计　是笔者在冲裁模设计中的一些经验总结，希望能为各位　同仁提供一些可借鉴的经验。《　（２００６０９０７）　囵　堕ｗｗｗ．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ垒苤丝盟　．ｃｏｉｎ．∞　瓤槭ｌ一‘：热加工　图１２纺织机械零件　（４）复合成形件见图１３。　一　（ｃ）　ｃ　冉　、　图１３复合成形件　（５）各类精冲零件见图ｌ４。　图１４各类精冲零件　（２ｏｏ６￣］ｏ８）　Ｂ