對(duì)幾個(gè)精沖名詞的一點(diǎn)看法

胡亞民

（重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054）

近一兩年來，由于某種原因，筆者對(duì)精沖特別關(guān)注，基本上翻閱了國(guó)內(nèi)能找得到的所有精沖文獻(xiàn)，大約有400多篇。其實(shí)，在20世紀(jì)80年代初筆者就對(duì)精沖感興趣，收集了國(guó)內(nèi)外一些廠家的生產(chǎn)樣本，也還寫過一篇介紹瑞士Schmid公司HSR型自動(dòng)精沖壓力機(jī)組的文章（《HSR型自動(dòng)精沖壓力機(jī)組》）發(fā)表于《世界機(jī)械工業(yè)》雜志。

這里對(duì)幾個(gè)精沖名詞談一談自己的看法，供大家參考。

1 關(guān)于“精沖復(fù)合工藝”

在談到精沖復(fù)合工藝時(shí)，涂光祺、趙彥啟主編《沖模技術(shù)（第二版）》提出，精沖和其他工藝的復(fù)合簡(jiǎn)稱精沖復(fù)合工藝，包括兩種類型。一種是充分利用精沖壓力機(jī)具有3種獨(dú)立可調(diào)壓力的特點(diǎn)，在精沖過程中（通過連續(xù)?；驈?fù)合模）和其他工藝（包括擠壓、半沖孔、壓扁、壓印、壓沉頭和彎曲等工藝）復(fù)合。采用板料備坯，在一臺(tái)或一臺(tái)以上精沖壓力機(jī)上完成。根據(jù)不同工藝的復(fù)合，這種類型分別稱為精沖半沖孔復(fù)合工藝、精沖壓沉孔彎曲復(fù)合工藝等。另一種是各種精密體積成形工藝和精沖工藝的復(fù)合，簡(jiǎn)稱精鍛精沖復(fù)合工藝，它是在不同類型的設(shè)備上完成的。采用棒料備坯，先用精密體積成形設(shè)備制出滿足后續(xù)精沖所需的毛坯，然后在精沖設(shè)備上完成精沖，實(shí)現(xiàn)精鍛-精沖復(fù)合工藝。

如此給精沖工藝定義和劃分精沖復(fù)合工藝，似乎不夠全面，不夠科學(xué)。例如:

1）不僅僅是應(yīng)用精沖機(jī)，如果是在通用鍛壓設(shè)備上采用普通精沖的方法，也“具有3種獨(dú)立可調(diào)壓力的特點(diǎn)，在精沖過程中（通過連續(xù)模或復(fù)合模）和其它工藝（包括擠壓、半沖孔、壓扁、壓印、壓沉頭和彎曲等工藝）復(fù)合”，也應(yīng)該叫精沖復(fù)合工藝。

2）瑞士Schmid公司曾利用精沖機(jī)生產(chǎn)了一種精沖件，供下一道擺輾機(jī)成形。那豈不又多了一種精沖-體積模鍛復(fù)合工藝，或精沖-冷擺輾復(fù)合工藝了。

建議對(duì)于這第2種情況，在不同類型的設(shè)備上完成，大可不必理會(huì)，不管它們?cè)趺磸?fù)合。這里的“復(fù)合”其實(shí)是一種“組合”，不要一定加上“復(fù)合”二字。例如精鍛-精沖工藝、鐓粗-精鍛工藝、鐓粗-精沖工藝、拔長(zhǎng)-精鍛工藝、拔長(zhǎng)-精沖工藝等等說法。

3）此文獻(xiàn)詳細(xì)介紹了精沖-擠壓、精沖半沖孔、精沖-壓扁、精沖-壓沉孔、精沖-彎曲、精沖-淺拉深;文獻(xiàn)《精沖復(fù)合工藝與FCF加工法的分析比較》和《精沖一板料成形復(fù)合工藝要點(diǎn)》還介紹了精沖-壓印、精沖-局部成形、精沖-淺拉伸-彎曲等等，其分類顯然太多太雜。許多文獻(xiàn)所介紹的“精沖復(fù)合?！?，一般都是指沖外形與沖內(nèi)孔的復(fù)合。很顯然，前述文獻(xiàn)所指的精沖復(fù)合工藝，還沒有包括這些使用復(fù)合模的精沖工藝。

2 關(guān)于“半沖孔”

《沖模技術(shù)（第二版）》介紹了“半沖孔”的概念，另2個(gè)文獻(xiàn)也提到了“半沖孔”。《沖模技術(shù)（第二版）》提到:在普通沖裁變形中，當(dāng)凸模進(jìn)入材料厚度1/3左右時(shí)，工件就已經(jīng)和條料分離，顯然在這種情況下根本不可能采用半沖孔工藝。半沖孔工藝是利用精沖工藝在沖裁過程中工件和條料始終保持為整體這一特點(diǎn)而派生出來的一種新工藝。其變形過程和零件輪廓附近有齒圈壓邊的精沖過程是基本類同的。雖然半沖孔的周邊沒有齒圈壓邊，但半沖孔的變形部位距工件邊緣較遠(yuǎn)，由于外部材料的剛性作用及精沖件外圍齒圈壓邊的作用，可以防止半沖孔剪切區(qū)以外的材料在變形過程中隨凸模流動(dòng)。凸凹模和反壓板、半沖孔凸模和頂桿的夾持作用，使材料在半沖孔過程中始終保持和沖裁方向垂直而不翹起。再則，因半沖孔凸模和凹模之間的小間隙，構(gòu)成了變形區(qū)材料獲得純剪切的條件。另外，在半沖孔凸模、頂桿、凸凹模和反壓板的強(qiáng)壓作用下，半沖孔的變形區(qū)處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，提高了材料的塑性，避免了精沖半沖孔零件的凸臺(tái)部分和本體分離或產(chǎn)生撕裂。

筆者認(rèn)為所述條件可能太苛刻了，當(dāng)凸模進(jìn)入材料厚度如果還沒有到1/3左右時(shí)，工件還沒有和條料分離，在這種情況下是否可以采用半沖孔工藝?

20世紀(jì)80年代初期，筆者在做杯-桿復(fù)合擠壓試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)如果沖頭的直徑與凹?？椎闹睆较嗤?，那么復(fù)合擠壓就可能會(huì)發(fā)展成沖裁。當(dāng)年筆者曾研究過沖裁與擠壓成形的關(guān)系，提出過“沖裁變形”里有“擠壓變形”，而“擠壓變形”里也有“沖壓變形”。80年代中期，在全國(guó)塑性加工理論會(huì)議上宣讀過有關(guān)論文。記得當(dāng)時(shí)受到清華大學(xué)王祖唐老先生的重視，他勉勵(lì)我繼續(xù)研究下去。后來在1990年第2期《模具技術(shù)》發(fā)表了論文《關(guān)于復(fù)合擠壓與沖裁關(guān)系的初步研究》，結(jié)論是:

1）生產(chǎn)中擠壓沖裁工藝的實(shí)質(zhì)就是反擠/剪切。厚板沖裁的應(yīng)力狀態(tài)與閉式?jīng)_孔基本相同，閉式?jīng)_孔就是反擠壓。對(duì)于平面變形復(fù)合擠壓，本文所討論的情況更為合適。

2）擠壓與沖裁從物理意義上來講，都是整體材料在外力作用下改變了自己的形狀。只是擠壓的塑性變形區(qū)大，沖裁的塑性變形區(qū)小，幾乎蛻化為一條線。從金屬的流動(dòng)來講，擠壓過程不斷有新的材料從大于凹?？讖降膹较蛭恢昧魅氚寄？冢ɑ虬寄Ｅc沖頭之間），而沖裁過程主要是沖頭下部的變形體在沖頭（或凹模）刃口處剪斷。被剪斷部分剛性移出凹模口，或移出凹模口與沖頭之間的通道。

3）就一般工藝問題而言，若主要在于獲得好的斷面質(zhì)量，則可增加擠壓因素。即增加壓應(yīng)力的個(gè)數(shù)，提高靜水壓力而增加材料的塑性，如負(fù)間隙沖裁及沖小孔等。若主要在于降低變形抗力，則減少所使用設(shè)備的噸位，可用沖裁工藝來代替擠壓工藝，例如用沖裁工藝為擠壓工藝備料。

由于種種原因，并沒有找到實(shí)際應(yīng)用的地方，沒能夠在這方面繼續(xù)研究下去。后來了解到西南技術(shù)工程研究所丁世仁在搞汽車座椅角調(diào)器的精沖時(shí)，我內(nèi)心是很高興的。

現(xiàn)在舊事重提，是因?yàn)槲墨I(xiàn)所說的半沖孔似是不科學(xué)的，至少是不全面的，從字面理解也別扭。因?yàn)榘刖珱_究竟是怎么會(huì)事，這個(gè)“半”是怎么回事，“半”與“沖孔”是什么關(guān)系?所謂的“半沖孔”有可能理解為是沖孔沖了一半，再進(jìn)行下去，就發(fā)生“質(zhì)變”，“孔”就沖成了，就是名符其實(shí)的沖孔了。實(shí)際上“半沖孔”是沖孔工藝的前期階段，就是在進(jìn)行沖孔時(shí)，沖頭已經(jīng)深入坯料，但坯料還沒有發(fā)生裂紋，沖孔就停止。如果可以說是“半沖孔”，那么豈不更應(yīng)當(dāng)可以說是“半擠壓”。

故此，認(rèn)同洪慎章等人的提法，稱這種“半沖孔”為“擠壓精沖”或“精沖擠壓”，至于“擠壓”與“模鍛”，都是體積成形，就沒有必要分得那么詳細(xì)。

3 關(guān)于“精沖復(fù)合工藝”的分類

精沖界對(duì)“復(fù)合精沖”的看法較復(fù)雜，洪慎章等人把沖裁墊圈的沖裁落料也稱為復(fù)合精沖，把有關(guān)沖孔和沖外形輪廓的精沖模都稱為“復(fù)合精沖?！?。如凸輪精沖復(fù)合模、偏心制動(dòng)圈精沖復(fù)合模、黃銅套管精沖復(fù)合模、摩托車從動(dòng)鏈輪精沖復(fù)合模，很明顯，《沖模技術(shù)（第二版）》所提到的“精沖復(fù)合工藝”沒有包括這一類，卻把兼有擠壓、半沖孔、體積成形、壓扁、壓印、彎曲、壓沉孔、翻孔、起伏、淺拉深等的工藝都屬于“精沖復(fù)合工藝”，顯得有些凌亂和不合理。

這里多了一個(gè)體積成形，擠壓、壓扁、壓印、壓沉孔算不算體積成形呢?為此，建議把復(fù)合精沖分成3類:

第1類，最簡(jiǎn)單的復(fù)合精沖。它們不是單純的精密落料或單純的精密沖裁，是兼有精密沖裁和精密落料的沖裁。許多關(guān)于"精沖復(fù)合模"方面的論文，由于精沖的零件較簡(jiǎn)單，可把它們?nèi)匀环旁谄胀ň珱_，不強(qiáng)調(diào)它們是復(fù)合精沖，仍然稱它們?yōu)椤熬珱_”。

第2類，精沖和板料成形工藝復(fù)合，如精沖和沖裁、拉深、彎曲工序復(fù)合。建議把它們稱作精沖-板料成形復(fù)合成形。因?yàn)榫珱_的對(duì)象也就是板料，所以建議簡(jiǎn)稱“精沖復(fù)合成形”。

第3類，精沖和體積成形工藝復(fù)合，如精沖與“半沖孔”、壓沉孔、壓印、壓扁、擠壓、"模鍛凸臺(tái)"復(fù)合。建議把它們稱作精沖體積成形復(fù)合成形，簡(jiǎn)稱“精沖-體積成形”或“精沖擠壓成形”、“擠壓精沖成形”。

“模鍛凸臺(tái)”其實(shí)就是擠壓，不必再設(shè)立這個(gè)新名詞。另外，三維精沖件也是由精沖與其他基本的板料成形工藝或體積成形工藝復(fù)合而成的。

4 關(guān)于“半精沖”

有2篇文獻(xiàn)提到了“半精沖”，其中一篇標(biāo)題為《平面壓邊半精沖工藝成形參數(shù)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究》。既然是平面壓邊，那么它就應(yīng)該是屬于精沖。作者說:“生產(chǎn)過程中，有些產(chǎn)品對(duì)零件的精度要求介于精沖和普通沖裁之間，利用精沖成形方法，模具壽命太低，利用普通沖裁方法，零件質(zhì)量無法滿足要求，因此，利用半精沖的方法可以有效解決生產(chǎn)難題”。從這一句話，說明“半”精沖，是界于精沖與普通沖裁之間，作者并沒有給它一個(gè)明確的定義。后面繼續(xù)提到“本課題所研究平面壓邊精沖工藝是一種半精沖加工方法，和精沖工藝相比，主要區(qū)別在于壓邊板上沒有V形圈。在平面壓邊半精沖整個(gè)過程中，材料被凹模和壓邊板緊緊壓住，板料在凸模的作用下成形，所以該工藝叫做平面壓邊工藝，如圖1所示”。這里講的是平面壓邊精沖，只是壓邊圈的形狀不同，其實(shí)質(zhì)是相同的。從文獻(xiàn)《精沖復(fù)合工藝與FCF加工法的分析比較》所述可以判斷，作者說的仍然是精沖。

圖1 平面壓邊精沖

文獻(xiàn)《中厚板深孔沖裁半精沖工藝》指出，“采用深孔沖裁半精沖工藝及其模具。主要內(nèi)容有:引入精沖的強(qiáng)力齒形壓板，深孔沖裁的小間隙沖孔，防止孔邊距過小而造成孔邊尺寸超差的定（限）位板設(shè)計(jì)以及大、小導(dǎo)柱的精確導(dǎo)向等”。由此可見，這里所述也是精沖。