精沖零件
關注創建者：化石 創建時間：2018-10-24
精沖零件的實例教程
什么樣的零件才算得上精沖零件？
精沖零件的工藝性
精沖零件的工藝性，主要指保證零件的技術和使用要求，并在一定的批生產條件下，在制造上應最簡單、最經濟。而影響它的主要因素有：
（1） 零件結構的工藝性；
（2） 零件尺寸公差和形位公差；
（3） 材料性能和厚度；
（4） 沖裁面質量；
（5） 模具設計、制造質量及壽命；
（6） 精沖機的選擇等。
精沖零件結構的工藝性，是指構成零件幾何形狀的結構單元，包括：最小圓角半徑、孔徑、壁厚、環寬、槽寬、沖齒模數等的確定尤為重要。
圖1 所示，可供選擇精沖零件結構參數的極限值。它們都小于普沖零件。這是由精沖原理決定的。然而，合理的零件結構參數，有利于提高產品質量，降低生產成本。
圖1 精沖零件幾何單元及難度等級
A—孔徑；B—槽寬、搭邊；C—齒模數；D—圓角半徑。
精沖零件的難度等級
根據零件幾何形狀及其結構單元，在圖1 各圖中劃分為S1、S2 和S3 三級。
S1—簡單的，適于精沖材料抗剪強度Ks=700N/mm2
S2—中等的，適于精沖材料抗剪強度Ks=530N/mm2
S3—復雜的，適于精沖材料抗剪強度Ks=430N/mm2
在S3 以下的范圍，不適宜精沖，或者要采用特別措施。使用S3 的范圍時，其條件是沖裁元件要用高速鋼制造，且精沖材料抗拉強度
δb≤600 N/mm2（抗剪強度Ks≤430N/mm2）。
展開 精沖是塑性變形過程，精沖零件的毛刺是產生于精沖變形的最后塑性分離階段，以及隨后的工件推出凹模階段。
毛刺高度hG和厚度bG，如圖1所示，是判斷毛刺大小的依據。當凹模刃口鋒利時，只產生薄毛刺；當凹模刃口變鈍時，產生厚毛刺。
精沖件毛刺的影響因素
⑴零件形狀對毛刺高度的影響。頂尖角α(圖2)和相對圓角半徑R/S較小時，毛刺高度較大，其中S為零件的料厚。
⑵刃口對毛刺高度的影響。
當模具刃口鋒利時，毛刺高度hG在0.01～ 0.08 mm之間；當模具刃口變鈍時，hG在0.1～ 0.3mm；hG≥0.1～0.3mm時，模具應進行刃磨。
圖1 毛刺示意圖
圖2 頂尖角示意圖
對落料來說，凸模刃口磨損產生的圓角rs增大了間隙，促使沖裁裂紋產生，毛刺高度hG與rs大致成正比。
⑶沖壓次數對毛刺高度的影響。在一般情況下，沖壓次數與hG成正比。但沖貝氏體鋼時，規律性不強。
⑷原材料抗拉強度對毛刺高度的影響。原材料抗拉強度越小，hG越大。
⑸壓床精度對毛刺高度的影響。壓床的導向精度及其穩定性，對hG影響很大。相同沖裁次數時，特級精度精沖機比普通精度精沖機毛刺高度小很多。
精沖件常用去毛刺方法
由于毛刺狀態和零件材料的不同，清除毛刺的方法也各異，一般采用手工、砂帶磨床及振動法去毛刺，也可采用熱化學及電化學法去毛刺。
⑴手工去毛刺?？咳斯な褂娩摻z刷、銼刀、刮刀等工具清除毛刺，勞動強度大，效率低、成本高，只適用于單件小批量生產的精沖件。但該方法靈活，不受場地與設備限制，幾乎任何精沖件都可使用。
⑵砂帶磨床去毛刺。效率低，操作環境差。主要缺點是只能去除零件表面的毛刺，不能達到工件表面的粗糙度、光潔度要求。
⑶振動法去毛刺。利用慣性激振器(振動電機)產生的振動偏差，使機器在三維面內運動，從而使工件與磨料沿一個方向運轉，互相摩擦，達到處理表面的效果。
展開 零件沖壓工藝分析
圖1所示的互鎖板是重型卡車變速箱上的重要零件。通過撥叉軸、互鎖板等組成變速箱擋位互鎖裝置，實現各個擋位互鎖功能，有效防止汽車行使過程中因顛動產生掉擋、亂擋的現象，增加行駛的安全性。該零件材料為16MnCr5，料厚為9mm，材料在球化退火后，實測抗拉強度為405MPa，屈服強度為326MPa。
該零件的使用要求是：以中心方孔定位，雙點畫線表示的輪廓面與撥叉配合，要求配合面有較低的表面粗糙度及較高的尺寸精度。然而兩側凸出懸臂的寬度僅為10mm，小于精密沖裁件結構工藝性標準的推薦值1.5～2t(t為零件厚度)，且方孔與零件外形邊緣僅為0.5t，遠小于沖裁件工藝性中推薦值最小孔邊距大于2t（必要時取1～1.5t)的要求，屬于典型的薄壁厚板精沖件。如果僅僅從沖壓件的工藝性來分析，該零件并不適合沖壓生產，宜采用機加工方式生產，然而機加工生產方式，生產效率低下，生產成本極大。如果采用沖壓生產，可以極大的提高效率，降低成本。由于零件壁厚太薄，采用沖壓生產工藝，模具零件的工作壽命是一個難點。
為了滿足沖壓工藝要求，提高凸凹模強度和壽命，我們采取了局部增加零件壁厚尺寸，然后再通過二次修邊達到零件要求尺寸的工藝措施。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。
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 厚板經過拉深后，其凸起部R角比較大，無法滿足圖紙要求，通過后續校形、擠壓的方式，對零件進行整形，減小R角及改善端部形狀，如圖4所示。
通過拉深、校形、擠壓實現零件毛坯成形后，采用多工位傳遞模，利用機械手傳遞系統，實現產品的模內快速傳遞。設備選用適合厚板拉深、折彎及厚板沖鍛復合成形加工的雙肘節式精密沖床。
圖4 拉深、校形、擠壓過程示意圖
精沖
圖5所示該汽車零件厚度為4.0mm，小孔直徑為3.50mm，小孔與外圓的間距為1.25mm。間距小，精沖時，局部塌陷量大，需要設計特殊的模具結構來降低薄壁處的塌陷量，以滿足該零件后續的加工要求。
該零件精沖外形及孔后，因其精度要求高，精沖件無法滿足圖紙要求，需要通過后續的切削加工來保證零件精度。后續機加工時，汽車零件裝夾位置如圖6所示，裝夾面為精沖的剪切面，所以該部位剪切面的質量會影響到機加工時的裝夾精度。
圖5 汽車零件簡圖
圖6 機加工裝夾示意圖
影響剪切面垂直度的因素有：零件結構、材料厚度（圖7）及其機械性能、模具結構、凹模圓角、齒圈及沖壓時的壓邊力和反頂力。因零件的結構及材料由客戶指定，精沖工藝設計時，需要通過調整模具結構以及精沖力的大小，來改善剪切面的質量（主要是垂直度）。
圖7 料厚與偏差X值的關系
綜合考慮零件的結構特點、對塌角及剪切面質量的要求，通過對精沖模具結構、模具材料等進行優化改善，大大減小了塌陷量，改善前后塌陷量對比如圖8所示，滿足了后續工序的穩定生產。
考慮到該零件精沖生產時，是單件上下料，可通過自動上下料系統進行自動化生產。圖9所示的系統能夠實現自動上料、自動涂油、沖壓后自動下料、零件與廢料自動分離等動作，實現了自動沖壓，節省了人力成本，保證了生產的穩定性。
展開 
精沖零件的最新內容
它的主要特點是擴展功能強，可增添不同選項來滿足幾乎所有精沖零件的加工要求。噸位從320噸到1550噸之間，最高節拍能到85次每分鐘。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。
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。
助力中國鍛壓行業
抗擊新冠疫情突出貢獻企業名單
（排名不分先后）
江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司
無錫鵬德汽車配件有限公司
廣州市華冠精沖零件有限公司
深圳信揚國際經貿股份有限公司
瓦房店軸承精密鍛壓有限責任公司
青島宏達鍛壓機械有限公司
中航卓越鍛造（無錫）有限公司
間隙的大小及其沿刃口周邊的均勻性，直接影響精沖零件剪切面質量。精沖問隙主要取決于材料厚度，也和沖壓輪廓及工件的材質有關。間隙太大，剪切面有撕裂。這是因為間隙過大，變形區材料受到較大的拉伸作用，并產生拉應力，而拉應力正是誘導產生微裂紋及撕裂的原因，因此，精密沖壓的凸、凹模間隙不能太大。
五，精密沖壓的壓邊力不能太小
精沖時常采用V形齒圈壓板進行強力壓邊。
間隙的大小及其沿刃口周邊的均勻性，直接影響精沖零件剪切面質量。精沖問隙主要取決于材料厚度，也和沖壓輪廓及工件的材質有關。間隙太大，剪切面有撕裂。這是因為間隙過大，變形區材料受到較大的拉伸作用，并產生拉應力，而拉應力正是誘導產生微裂紋及撕裂的原因，因此，精密沖壓的凸、凹模間隙不能太大。
五，精密沖壓的壓邊力不能太小
精沖時常采用V形齒圈壓板進行強力壓邊。
精沖工藝具有優質、高效、低能耗、應用范圍廣的特點，能夠獲得與普沖相比質量高得多的零件。但由于精沖時坯料需在靜水壓應力下進行沖裁，所以要求工裝能夠為坯料剪切變形區提供靜水壓應力，以抑制起皺和裂紋的產生。這個目標是通過齒圈壓板和反壓板提供的壓邊力和反壓力壓緊坯料實現的，這是精沖工藝的顯著特點之一，對提高精沖件成形質量具有明顯作用。
其他復合精沖成形工藝
圖6 精沖斷面撕裂和塌角缺陷
圖7 小塌角成形與傳統精沖成形零件關鍵區域塌角尺寸對比
本項目組還針對復雜形狀的中厚板結構件，研究了精沖彎曲、精沖拉深、精沖冷鍛、精沖翻邊等復合精沖成形工藝。利用復合精沖成形工藝成形的典型三維復雜形狀中厚板零部件如圖8所示。
什么樣的零件才算得上精沖零件？
精沖零件的工藝性
精沖零件的工藝性，主要指保證零件的技術和使用要求，并在一定的批生產條件下，在制造上應最簡單、最經濟。
考慮到該零件精沖生產時，是單件上下料，可通過自動上下料系統進行自動化生產。圖9所示的系統能夠實現自動上料、自動涂油、沖壓后自動下料、零件與廢料自動分離等動作，實現了自動沖壓，節省了人力成本，保證了生產的穩定性。
考慮到該零件精沖生產時，是單件上下料，可通過自動上下料系統進行自動化生產。圖9 所示的系統能夠實現自動上料、自動涂油、沖壓后自動下料、零件與廢料自動分離等動作，實現了自動沖壓，節省了人力成本，保證了生產的穩定性。
