精沖
關注創建者：勇往直前東信模具 創建時間：2016-01-30
精沖的實例教程
為了研究精沖鋼不同微觀組織對精密沖裁工藝的適應性，分別建立基于材料組織的微觀代表性體積單元（RVE）模型和基于子模型法的RVE——宏觀有限元耦合多尺度模型，研究了球化退火后材料基體中滲碳體顆粒不同直徑、體積分數以及碳化物帶分布特征對拉伸、剪切力學性能和精沖性能的影響。
精密沖裁工藝是在很小的凸凹模間隙下，利用精沖凸凹模、反頂凸模及V形齒圈的共同作用使沖裁變形區處于較高的三向壓應力狀態，材料延遲斷裂的時間顯著延長，進而獲得高質量沖裁斷面。與傳統板料沖裁方法相比，精沖工藝條件更為嚴苛，對所用板材的要求也更高。目前，最常用的精沖材料是精沖用低碳鋼板，通常經歷熱軋、冷軋、退火處理等工序得到。
代表性體積單元（RVE)常被用于模擬研究具有多相微觀組織的材料性能，如材料的流動應力曲線、損傷和斷裂特性等力學性能。將RVE模型作為子模型，并結合宏觀有限元模擬得到的某單元位移場變化，構建宏觀—微觀模型，可實現對復雜成形工藝關鍵位置處不同微觀組織變形行為的模擬。
本文通過數值模擬研究了精沖鋼不同的微觀組織對其力學性能和精沖性能的影響。首先，針對球化退火后的滲碳體顆粒直徑、體積分數、分布狀態以及未退火的珠光體組織，分別建立了不同的RVE模型；其次，對不同微觀組織模型施加拉伸、剪切邊界條件進行數值模擬研究；再次，基于子模型法，在精沖試驗宏觀有限元模型中提取剪切變形區中心位置單元的位移歷史作為RVE模型的邊界條件，構建宏觀—微觀模型以探究不同微觀組織對精沖性能的影響；最后，通過對比分析模擬所得的子模型單元失效情況與實際精沖試樣的掃描電鏡（SEM)觀察結果，驗證模擬的準確性。
精沖鋼的微觀組織
精沖工藝相同時，精沖材料的性能很大程度上決定了精沖質量。如前所述，精沖用低碳鋼板因原材料、軋制工藝、退火工藝等的差異，導致材料的微觀組織及性能也會存在差異。
展開 最終確定落料工序尺寸如圖2所示，沖壓生產工藝為：復合精沖（精沖外形和方孔)→一次修邊→二次修邊→去毛刺。
圖1 互鎖板零件圖
圖2 精沖工序外形簡圖
復合精沖模具結構設計
圖3為互鎖板復合精沖模結構簡圖，根據零件形狀、尺寸及材料性能，計算出所需的沖裁力、壓邊力、反壓力的大小和模具封閉高度及其外形尺寸，選用650t精沖壓力機。復合精沖模具的工作過程如下：
⑴材料送進后，精沖壓力機的下工作臺升起，模具中的齒圈壓板、反壓板、退料塊首先壓緊板料，形成精沖所需的三向壓應力。下工作臺繼續上行，模具刃口切入板料直至材料分離。
⑵沖裁完畢，模具開啟，精沖壓力機壓邊缸向下推動壓邊桿、退料桿，使齒圈壓板和退料塊將帶料和沖孔廢料從凸凹模中推出。精沖壓力機反壓缸向上推反壓桿，使反壓塊將制件從凹模中頂出，然后用氣將零件吹走。
⑶此后，帶料通過送料機構送料，繼續重復進行精沖。
復合精沖模設計要點：
⑴凸凹模及凹模是精沖模具的關鍵零件，它們的形狀和尺寸直接影響精沖模具的刃口間隙和精沖零件剪切面的表面粗糙度值，它們的強度直接影響精沖模具的壽命。根據零件結構特征及精沖復合模的結構特點，凸凹模結構形式可以制作成兩種，直通式（圖4)和臺階式（圖5)。直通式結構的優點是可以直接采用慢走絲線切割加工，加工比較簡單，成本較低；但其強度及剛性較差，且難以固定在凸凹模固定板上。臺階式結構局部增加了凸凹模零件壁厚，提高了零件的剛度與強度，且由于凸凹模零件有更多的空間可以布置螺釘，因此簡化了凸凹模固定方式。但此結構增加了模具加工難度，臺階孔需要采用坐標磨床來加工，增加了單個凸凹模零件加工成本。由于臺階式結構可以大大的提高模具壽命，故我們采用了這種結構形式的凸凹模。
展開 提高沖裁件的剪切面品質和尺寸精度的沖裁工藝稱為精沖。對普通沖裁件的二次加工一般叫精整，精整分修邊和擠光兩種。
精密沖壓件精沖技術在一些形狀簡單、僅局部需要精沖、尺寸小且產量不大以及沒有專用精沖設備的工廠中，推廣應用，同樣可取得良好的技術經濟效益，有著很好的發展前景。精沖技術的應用行業有汽車、摩托車、計算機、錄像機、通訊設備、飛機制造業、家電產品、辦公機械、光學元件、等。用精沖生產的零件有近8000種，大約50%~60%的精沖件用于汽車工業，如渦輪增壓器、制動器、變速箱、安全帶、座椅、空調、壓縮機等。
強力壓板精神——采用不同結構的強力壓料板進行壓邊、反頂及沖裁的精密沖裁(FB)，包括：已普及用于生產的用V型齒圈強力壓邊的精沖技術和較少使用的帶鋸齒型壓板、錐形壓板、凸臺形壓板的精沖方法等。
對向凹模精沖——利用平面切削原理，采用上下對應的成對凸模與凹模按規定程度分次沖切，是日本人于1968年發明并在日本已推廣用于生產的精沖技術。國內也有使用的但未推廣普及。
復動和往復精沖——未推廣應用。在現場的各類機電與家電產品沖壓件生產中，實際遇到需要和能夠進行整體精沖的沖裁件種數有限。而且有相當一部分沖件只需局部精沖，尤其只要精沖其群孔、群槽孔的一小部分，應用普通壓力機精沖技術就更經濟;對于僅需局部精沖獲得高精度孔形與孔距、無毛刺且沖切面光潔平整的內形或部分外形的沖裁件，則可有光潔沖裁達到要求。
五金精沖技術特點：
1.連續精沖技術，是一種通過將擠壓、連續模設計、模具精密加工及伺服沖壓技術相結合的一種新工藝。
2.多數精沖件，采用CNC銑削、磨削等機械技工、電加工，或通過燒結成型+機械技工，或沖壓（壓鑄）+機械技工等方式來加工。但通過精沖技術，可在保證品質的前提下，大幅減少加工時間，降低加工成本，替代常規的機械加工。
展開 對多臺階復雜結構零件的精沖工藝進行了研究，分析了成形原理，對工藝進行了分析和優化，介紹了縱向連續精沖工藝的應用，并做了工藝試驗。結果表明，采用縱向連續精沖工藝，極大地提高了零件的尺寸精度，是實現復雜零件沖壓的有效方法。
精沖技術的應用極大地提高了零件剪切面的質量和生產效率。隨著精沖技術的發展，精沖工藝由單工步落料沖孔復合精沖工藝，發展到多工步連續精沖工藝，再到縱向連續精沖工藝及多工步縱向連續精沖工藝。精沖件的復雜程度也在不斷提高。由最初的平板落料件，到簡單成形件，再到如今的具有復雜成形特征的零件。
縱向連續精沖工藝的特點，就是在同一個工步順序完成不同成形內容。本文選擇了一個典型的多臺階結構的零件作為研究對象，通過對其精沖成形工藝進行分析研究，介紹縱向連續精沖工藝的原理及應用。
工藝分析
零件結構
圖1所示為零件結構尺寸。
該零件有三個臺階，零件尺寸及形位公差要求為，φ50mm和φ38mm半沖孔公差分別為±0.02mm和±0.015mm，且φ50mm和φ38mm半沖孔底面平面度為0.1。
此零件可采用多工步連續精沖，沖壓過程的受力情況如圖2所示，F1是落料和成形力；F2是落料時的壓邊力；F3是反頂力；F4是半沖成形的壓料力。從圖2中可以看出，沖壓該零件需要有4個單獨作用的力，僅靠精沖機床自身提供的3個力（這3個力是指去掉F4的F1、F2和F3，如圖3所示)是存在風險的。
圖1 零件結構尺寸
圖2 多工步連續精沖工藝受力圖
圖3 靠精沖機床自身提供的3個力的受力圖
半沖成形時沒有壓料力，半沖部位的材料就會發生流動，引起平面的形變，同時在連接部位會產生拉應力，當應力過大時還會產生裂紋（圖4)，對零件的使用性能造成較大影響。
展開 XFTspeed伺服機械式精沖壓力機集合了液壓、伺服控制以及機械驅動的優點，具有極高頻沖次和極低的停機時間，噸位從150～250噸，最高節拍能到200次每分鐘。
X-TRAspeed系列具有針對特殊場合生產要求的柔性及可兼容性，使得該機型很具有吸引力，伺服驅動集合了液壓和機械壓機的優點，噸位在320噸到700噸之間，最高節拍能到90次每分鐘。
精沖技術的核心，不是壓力機，而是模具設計和制造技術，法因圖爾生產的多工位的級進模能使成形和去毛刺在同一個模具內完成。
除了法因圖爾之外，日本的森鐵工株式會社是僅次前者的精沖設備和技術提供商，和法因圖爾搶占中端市場，在中國也有很多客戶。國內有北京機電所、天津億眾機械制造、上海交通大學模具CAD國家工程研究中心以及十幾所高校從事精沖設備和模具的制造或軟件研發工作。
歐美日在精沖鋼的研究和制造技術較為領先，因此精沖鋼的原材料標準主要集中在歐標EN10081-10084，日標JISG4051-4053和美標SAE，國標GB/T699和GB/T3077等。材料供應商有一勝百、寶鋼旗下的合資公司常熟寶升精沖材料有限公司等。
近年，隨著伺服壓力機的工藝豐富，一些沖壓廠商采用伺服壓力機能模擬液壓機工作曲線的特性，配合更加精密的模具技術，用不是嚴格意義上的精沖工藝，也得到一些精度比精沖件低，比普沖高的較高精度的零部件。
據報道，已經開發的精沖零部件有8000多種。歐洲、美國和日本的精沖行業非常發達，中國正在成為精沖行業第四個集中區域，還在不斷裂變成長，據稱中國的精沖零部件還不能滿足本土汽車行業的需求。
展開 
精沖的最新內容
6、模具及相關：
金屬沖壓模、精沖模、壓鑄模、板材、管材、型材；下料、沖裁、拉伸、折彎、制作、成形零部件、模具材料、設計和制造技術等。
7、高新技術及相關：
工業高新技術及產品、物流制造、配送技術；節能技術、工業及化工材料、輔助材料的制造和應用等。
切邊 仿真
管腔無內壓狀態沖孔
管腔內壓150MPA 時沖孔
實際模內沖孔時由于內壓波動造成孔邊塌陷
空切矩形管材
小結：沖裁仿真對于管材 內高壓沖孔、空切及厚板（3MM）沖切、精沖等工況具有一定指導意義。
針對鈑金成形工藝Simufact forming具有專業的功能模塊，可以實現對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。被動旋轉、主動旋轉、平動以及其它輔助運動可以綜合作用，且易于實現。
NO.3 熱處理及成形工藝仿真方案
熱處理及成形工藝仿真方案，可以實現感應加熱、感應淬火、水淬、油淬、端淬等淬火工藝、滲碳、退火、正火等熱處理工藝，以及冷鍛、熱鍛、輥鍛、自由鍛、碾環、馬杠擴孔、徑向鍛造、鈑金沖壓、折彎、旋壓、精沖
三、模具試模與安全可靠性
試模是精沖模設計制作完成后對模具的一個理論實驗、點評和檢測的一個過程，是模具設計、制作問題的實際顯示地，也是沖壓模具設計、制作技能以及專業人員技術水平的綜合反映。而模具的可靠性和穩定性則是模具設計制作質量好壞的點評基準和模具正常運用的保障。
針對鈑金成形工藝Simufact forming具有專業的功能模塊，可以實現對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。被動旋轉、主動旋轉、平動以及其它輔助運動可以綜合作用，且易于實現。
簡評：
需要一定的沖模（粗模+精沖模）制作費，可能還需要制作整形模。
適合分型面較簡單的產品，效率及去毛刺效果比人工佳。
(3) 研磨去毛刺
此類去毛刺包含振動、噴砂、滾筒等方式，目前企業采用較多。
簡評：
存在去除不是很干凈的問題，可能需要后續人工處理殘余毛刺或者配合其他方式去毛刺。
適合批量較大的小產品。
精沖的概念就是不留沖裁間隙（或只留0.5%）。一般沖裁間隙為材料厚度 的10%，材料越厚，間隙比例越大。
30.
五金樣板在尺寸達不到要求的情況下，可以通過整形來實現，包括梅花樁， 再次拍平，簡易沖孔等等修披鋒。
法因圖爾在五個國家擁有十三個基地和2200名員工，提供伺服機械式和液壓式的精沖壓力機、生產線和每年數以百計的模具，以及精沖零部件。
法因圖爾1965年和德國舒勒公司合作，將壓力機的制造工作交給后者，一直合作到現在，累積生產了2500多臺精沖機床，150噸機械式精沖機到1550噸液壓精沖機的全系列、不同噸位的生產線。
HFAplus增強型系列液壓精沖機主要適用于復雜零件的柔性化生產。
沖裁斷面分步
精沖
精沖其實就是在普通沖裁的基礎發展而來，主要就是保證沖裁斷面只有“光亮帶”，盡量減少甚至沒有塌角、斷裂、毛刺區。實現精沖后的產品幾乎沒有多余影響沖裁精度的因素，因此沖壓件的尺寸精度非常高。
精沖方法
最常規的方法是先粗沖保留部分沖裁余量，然后再精沖得到，此方法根據材料類型余量需要相應變化，盡量少的余量才能保證精沖效果。
