精沖的新工藝

文/林永忠·AIDA CHINA

精沖的新工藝

文/林永忠·AIDA CHINA

精沖技術(shù)是在普通沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，精沖能做到接近于切削加工的精度和質(zhì)量，特別是切斷面的質(zhì)量。但是精沖技術(shù)對設(shè)備及模具的要求比較高，系統(tǒng)復(fù)雜，雖然也有利用普通沖床進(jìn)行類似于精沖的削邊技術(shù)，但是，由于沖床的精度問題，模具壽命總是難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。近年來，在沖壓技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，已經(jīng)開發(fā)出可以用普通沖壓的方式實(shí)現(xiàn)精沖效果的全新沖壓技術(shù)，本文將此技術(shù)介紹給大家。

傳統(tǒng)精沖之所以能做到全光亮帶的切斷面，主要是利用精沖機(jī)的三動(dòng)功能，通過模具使切斷面的材料在切斷時(shí)處于壓縮狀態(tài)，從而避免了普通沖壓中剪切最后產(chǎn)生的撕裂問題。而普通沖壓的撕裂帶的多少與模具間隙及材質(zhì)有關(guān)系，同樣的材料，沖裁間隙越小，撕裂帶越小，理論上當(dāng)間隙小到一定程度時(shí)，也能得到全光亮帶的切斷面。但是由于普通沖床精度及剛性不夠的原因，模具的間隙太小，模具壽命就無法保證，因此，不能進(jìn)行批量生產(chǎn)。所以，在傳統(tǒng)的技術(shù)里面，批量精沖生產(chǎn)，只能使用專用精沖機(jī)和精沖模具。近年來，隨著沖壓技術(shù)的高速發(fā)展，沖壓設(shè)備、模具材料及加工技術(shù)都得到大力發(fā)展，用普通沖壓技術(shù)進(jìn)行精沖已經(jīng)在實(shí)際量產(chǎn)中得到應(yīng)用了。

此技術(shù)是利用高精度、高剛性的沖床，配合高精度的模具來實(shí)現(xiàn)精沖的效果，技術(shù)要點(diǎn)是模具的間隙要足夠小，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的斷面質(zhì)量要求。針對某些產(chǎn)品的要求，模具間隙需要達(dá)到μm級，甚至負(fù)間隙，這對模具加工技術(shù)和沖壓設(shè)備的要求極高，此時(shí)的沖壓設(shè)備滑塊導(dǎo)軌不能有間隙，同時(shí)沖床的剛性要足夠高，抗偏心負(fù)荷能力足夠強(qiáng)，以保證滑塊上下運(yùn)動(dòng)的垂直度，從而保證模具壽命，以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

如圖1所示就是利用此技術(shù)進(jìn)行沖壓的樣品，材料為SS400（相當(dāng)于國標(biāo)Q255），厚度為14mm。從圖2可以看出其斷面具有鏡面效果；圖3 是通過測量其內(nèi)徑得到的孔徑變化曲線圖，其內(nèi)孔精度在60μm以內(nèi)。另外，從外觀上可以看出來，塌角非常小。

零件如圖4所示，材質(zhì)為SPCC，厚度為1．2mm，要求切斷面的光亮帶在80%～90%，同時(shí)，要求臺(tái)階孔的高度偏差要控制在0．005mm以內(nèi)，凸臺(tái)部的高度偏差控制在0．010mm以內(nèi)。

圖1 SS400沖壓樣品

圖2 斷面具有鏡面效果

圖3 孔徑變化曲線圖

圖4 零件形狀圖

圖5 加工負(fù)荷在模具上的分布

若采用普通沖壓技術(shù)達(dá)到上述技術(shù)要求，就必須通過高精度、高剛性的沖床，配合高精度的模具來實(shí)現(xiàn)。本文介紹的工藝中模具的排樣是使用連續(xù)模的方式。如圖5所示，模具中主要受負(fù)荷的三個(gè)工位全部在沖床中心的左邊，沖床所受的負(fù)荷為偏心負(fù)荷，模具的結(jié)構(gòu)與普通連續(xù)模結(jié)構(gòu)一樣，惟一不同的就是模具的間隙，普通模具間隙（單邊）約為材料厚度的5%～10%，此模具間隙只有10 m。

此工藝與傳統(tǒng)的精沖相比，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

⑴材料的利用率高。由于不需要精沖的齒圈壓邊，其預(yù)留壓邊量可以做得更小。

⑵設(shè)備和模具的費(fèi)用更低，特別是模具費(fèi)用方面。此工藝的模具結(jié)構(gòu)和普通沖壓模具結(jié)構(gòu)差別不大，我國在此方面的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已經(jīng)很成熟了，容易掌握，模具成本與精沖相比要低很多。

⑶通用性好。由于不需要使用精沖機(jī)，其沖床除用于精沖外，還可以做其他沖壓用，包括普通沖壓和鍛壓。而且精沖機(jī)的工作臺(tái)面都比較小，很難做多工序的工作，使用這種高剛性、高精度沖床，其臺(tái)面可以做到2000mm以上，甚至達(dá)到2800mm，更適用復(fù)雜零件的生產(chǎn)。眾所周知，在一些零件里，并不是所有斷面都需要精沖，也不要求斷面是100%光亮帶，更不是每一工序都要用到精沖，因此，此工藝特別適合于這種多工序加工。

圖6 采用精沖新工藝生產(chǎn)的零件

⑷生產(chǎn)效率高。一般精沖機(jī)都是液壓驅(qū)動(dòng)的，生產(chǎn)速度很難提高，而目前這種高精度沖床的生產(chǎn)方式其SPM最快可以達(dá)到120以上。

⑸在某些特殊要求的地方能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)精沖所不能達(dá)到的效果。

如圖6所示零件，此零件材料為S50C（相當(dāng)于國標(biāo)50），料厚為4．0mm，要求切斷面有80%以上的光亮帶。A部是此零件承受負(fù)荷的地方，對強(qiáng)度有一定的要求，塌角不能太大，用傳統(tǒng)精沖加工往往由于塌角問題而導(dǎo)致產(chǎn)品不良。而采用上述工藝能很好地解決此問題，此零件現(xiàn)在用80SPM的速度在生產(chǎn)，刃口保養(yǎng)5萬沖次。

目前這種技術(shù)在日本得到廣泛應(yīng)用，特別是在汽車零部件方面。利用先進(jìn)的設(shè)備開發(fā)出新工藝，這對于我國相對成熟的模具技術(shù)來說是極其容易掌握和應(yīng)用的，同時(shí)，這種新工藝具有材料利用率高，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，更值得在我國大力推廣。特別是在我國處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期，沖壓行業(yè)也處于結(jié)構(gòu)升級，提高競爭力的時(shí)期，引進(jìn)此項(xiàng)工藝是企業(yè)提高自身競爭力的很好方式。