無塌角精沖技術(shù)及其應(yīng)用

文/鐘劍波·嘉興和新精沖科技有限公司

無塌角精沖技術(shù)及其應(yīng)用

文/鐘劍波·嘉興和新精沖科技有限公司

鐘劍波，和新精沖工程部技術(shù)總監(jiān)，主要負(fù)責(zé)公司電腦硬盤零件及汽車門鎖、座椅零件、變速箱零件的模具設(shè)計。主持研發(fā)無塌角精沖、厚板精沖、高速精沖、無毛邊精沖等技術(shù)項目，擁有實用型專利6項。

塌角的形成及影響因素

塌角是材料進(jìn)入凹模時凹模刃口附近的材料發(fā)生塑性變形及金屬流動而產(chǎn)生塌陷的結(jié)果，剪切過程中塌角的形成如圖1所示。塌角大小的測量參數(shù)有塌角高度和塌角寬度（圖2）。

影響塌角大小的因素很多，主要取決于：

⑴零件條件，包括零件的幾何形狀、角度和圓角半徑大小。

⑵材料條件，包括材料厚度、種類、強(qiáng)度、紋理走向和金相組織。剪切線平行于材料軋制方向上的塌角高度，要比垂直方向的大。厚板精沖的塌角高度比薄板大。圖3所示為材料厚度與塌角高度、角度的關(guān)系。

圖1 塌角的形成

圖2 塌角構(gòu)成示意圖及塌角高度和寬度

⑶模具條件，包括模具刃口圓角、齒圈作用、壓板類型等。

⑷設(shè)備調(diào)試條件，包括壓邊力、反壓力及壓板結(jié)構(gòu)。壓邊力越大，塌角高度越?。▓D1）；反壓力越大，塌角高度越大。平面壓板的塌角高度大，其值與壓邊力無關(guān)。帶齒圈壓板的塌角高度較平面壓板塌角小。

圖3 材料厚度與塌角高度、角度的關(guān)系

塌角特點介紹

一般精沖過程塌角是無法避免的，但是針對目前市場上的很多精沖零件，均需要塌角小或者無塌角，有一部分是截面需要嚙合，如門鎖、安全扣零件，座椅調(diào)角器及調(diào)高齒板，手剎等；有一部分是表面需要貼合的，防止漏油及漏氣等，如配油盤、泵蓋、液壓馬達(dá)等密封件，表面無塌角及平面度需要在0.05mm以下，精沖加工時需要將塌角控制在一定范圍再進(jìn)行研磨，這樣可以節(jié)約材料與研磨成本。早期同等條件下，在精沖產(chǎn)品塌角技術(shù)沒有攻破前，成形工藝基本是，沖壓后再進(jìn)行研磨或線割等其他輔助工藝實現(xiàn)最終產(chǎn)品，這就增加了至少20%的成本。由于市場競爭激烈，對成本管制越來越嚴(yán)格，所以需要優(yōu)化工藝將塌角控制在一定范圍內(nèi)，才能滿足市場需求。

無塌角精沖技術(shù)的優(yōu)勢及應(yīng)用

無塌角精沖技術(shù)的優(yōu)勢

同樣厚度的產(chǎn)品，無塌角精沖產(chǎn)品強(qiáng)度比正常精沖產(chǎn)品強(qiáng)度高出10%～ 30%；無塌角精沖產(chǎn)品通過簡單的后處理方式，如去除毛刺、熱處理等工序，就可以直接裝配使用，省略機(jī)加工及原材料成本。

無塌角產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

⑴齒輪傳動部件無塌角精沖（圖4）。采用精沖復(fù)合模對向沖壓完成的精沖件，用于汽車某傳動機(jī)構(gòu)。通過無塌角技術(shù)，齒輪精度可以達(dá)到7級，并且為全光亮帶及高附加值產(chǎn)品。而傳統(tǒng)加工方式通過預(yù)留材料厚度，再進(jìn)行后續(xù)研磨加工，保證零件該有的強(qiáng)度。

圖4 無塌角齒輪

⑵細(xì)齒無塌角沖壓。采用傳統(tǒng)工藝加工汽車座椅調(diào)角器細(xì)齒傳動零件的技術(shù)難點是：零件齒輪模數(shù)小于0.5mm，齒部較細(xì)。圖5所示是正常沖壓方式完成的細(xì)齒齒輪與無塌角精沖方式完成細(xì)齒齒輪對比，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，無塌角沖壓完成的產(chǎn)品強(qiáng)度更高。在不增加齒輪厚度的情況下，實現(xiàn)無塌角精沖，滿足使用需求。

圖5 細(xì)齒齒輪的兩種沖壓方式對比

⑶汽車門鎖精沖件（圖6）。門鎖是涉及到安全等級較高的零部件，對零件的嚙合部位的要求比較高。門鎖精沖件后工序較多，過程控制有一定的難度，例如去毛刺時間延長，或方法不對，都會導(dǎo)致塌角過大（圖6a）。

圖6 汽車門鎖精沖件

⑷手剎鎖止牙精沖件（圖7）。當(dāng)鎖止牙精沖件與齒板嚙合后，產(chǎn)品厚度為4.5mm，接觸斷面需要在4.4mm以上才能滿足使用要求，頭部角度57°，R角為0.5mm，且頭部過長，精沖塌角控制相對較難。

圖7 手剎鎖止牙精沖件

圖8 所示為鎖止牙精沖零件無塌角料條工藝，分三個工序：切邊→修邊→沖孔下外形。生產(chǎn)過程中需注意：①排料時考慮提高材料使用率，注意沖壓側(cè)向力；②由于留料部分在下一個工序能夠完全被剪切掉，留料需要注意尺寸；③控制剪切間隙，確保沖裁面光亮帶。

圖8 鎖止牙精沖零件無塌角料條工藝

結(jié)束語

隨著工業(yè)的發(fā)展，精沖件需求越來越多，無塌角零件的使用也越來越廣，鑒于目前市場競爭狀況，降低成本及提高性能的雙重標(biāo)準(zhǔn)，要求精沖件需要通過簡單的后工序處理方式就可以直接裝配使用，致使了無塌角沖壓技術(shù)發(fā)展的必要性。