準(zhǔn)精沖與精沖工藝的優(yōu)劣分析

文/楊世旭.嘉興和新精沖科技有限公司

何為精沖

精沖技術(shù)是在原有沖壓工藝基礎(chǔ)上增加第三力源，精沖較普沖在平整性、垂直度方面的精度有很大提升，另外最大特色是沖壓斷面沒有撕裂，具有光亮切斷面的優(yōu)勢，工件具備模具幾何形狀的提升，所以精沖具有減少后續(xù)加工工序的優(yōu)點(diǎn)，工藝示意圖見圖1。

圖1 精沖工藝示意圖

準(zhǔn)精沖工藝

目前精沖工藝主要運(yùn)用領(lǐng)域包含在汽車發(fā)動機(jī)、底盤、座椅調(diào)角器、醫(yī)療工具等各類幾何精度要求較高的零件，圖2 為汽車傳感盤精沖零件。精沖設(shè)備目前全球兩大廠商：瑞士Feintool 和日本Mori，但因價格昂貴，無形中提高了進(jìn)入精沖行業(yè)的門檻，因此目前衍生出三類準(zhǔn)精沖工藝思維：⑴以重復(fù)的修整方式達(dá)到精沖效果；⑵搭配普沖機(jī)外掛油壓系統(tǒng)達(dá)到普沖轉(zhuǎn)精沖效果；⑶模具設(shè)計(jì)時，在模座上添加第三力源的油壓系統(tǒng)。

圖2 汽車傳感盤精沖零件

綜合上述準(zhǔn)精沖工藝思維來看，模具形式增加第三力源達(dá)到精沖的效果，此方式令模具費(fèi)用大幅提高，設(shè)計(jì)加工成本增加，從成本的角度來看，此方式的模具設(shè)計(jì)成本居高不下，并不是最佳方案；以沖壓重復(fù)修整方式，其精沖效果在精度上無法穩(wěn)定，尤其在產(chǎn)品較厚的情況下會更加明顯；而以普沖設(shè)備加裝油壓系統(tǒng)，雖然會增加設(shè)備整體的費(fèi)用，但能有效地提高精沖的生產(chǎn)能力和效果。準(zhǔn)精沖產(chǎn)品能達(dá)到的精度極限如表1 所示。

表1 準(zhǔn)精沖產(chǎn)品精度極限表

以圖3 某門鎖件為例，零件要求：平面度、塌角、沖裁面光亮帶、毛刺高度、孔倒角；使用精沖機(jī)成本高，效率低，工位不夠；而使用準(zhǔn)精沖機(jī)能達(dá)到產(chǎn)品要求，成本低，效率高。

圖3 門鎖件

精沖與準(zhǔn)精沖的區(qū)別

準(zhǔn)精沖屬于無屑加工技術(shù)，是在普沖技術(shù)上發(fā)展起來的一種精密沖裁方法，能在一次沖壓行程中獲得比普沖零件尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性好的優(yōu)質(zhì)精沖零件，并以較低的成本達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的改善。從表2 的對比數(shù)據(jù)中可以看到，以準(zhǔn)精沖的工藝所制造出的產(chǎn)品在精度上可以呈現(xiàn)翻倍的提升，提供相對優(yōu)越的工藝品質(zhì)精度。

表2 三種沖壓模式的對比

圖4 為某典型零件，圖例技術(shù)難點(diǎn)：⑴十字腳折彎，折彎區(qū)域需打?。虎瓶状虮?0%以上，孔徑公差0.03mm；⑶孔位置度0.1mm(以沉頭孔為基準(zhǔn))；⑷平面度0.06mm；⑸折彎腳腳高公差0.1mm。使用精沖工藝加工該零件，打薄比提升60%，斷面放大圖光亮帶提升80%，見圖5。采用準(zhǔn)精沖工藝加工時，孔內(nèi)光亮帶提升100%，斷面光亮帶提升80%，見圖6。

圖4 典型零件圖

圖5 使用精沖工藝生產(chǎn)的零件

圖6 使用準(zhǔn)精沖工藝生產(chǎn)的零件

準(zhǔn)精沖技術(shù)是在普沖機(jī)臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，外附力源和精沖相同，具有三向力源。同時模具設(shè)計(jì)向精沖模靠攏(間隙、倒角)，可以進(jìn)行大部分精沖零件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。準(zhǔn)精沖機(jī)臺由普沖機(jī)臺向精沖改良，兼具雙方的部分優(yōu)勢(平面度、位置度、剪斷面、塌角等)。精沖機(jī)臺受力源限制，模具工位受限，無法進(jìn)行多工位的零件生產(chǎn)，而準(zhǔn)精沖機(jī)臺在普沖機(jī)臺改良時考慮到了此問題，外附力源可以進(jìn)行多工位模具的設(shè)計(jì)，但因其由普沖改良，又受其原先設(shè)備參數(shù)的限制，如床臺尺寸的大小。圖7 所示為準(zhǔn)精沖沖床；圖8 為液壓泵加入沖床的設(shè)備；圖9 為采用多工位方式生產(chǎn)的準(zhǔn)精沖零件的料帶信息，模具工步為26 步，模具長為1 米，模具機(jī)臺為GLD260T。

京劇京劇曾稱平劇，中國五大戲曲劇種之一，場景布置注重寫意，腔調(diào)以西皮、二黃為主，用胡琴和鑼鼓等伴奏，被視為中國國粹，中國戲曲三鼎甲“榜首”。京劇走遍世界各地，分布地以北京為中心，遍及中國，成為介紹、傳播中國傳統(tǒng)藝術(shù)文化的重要媒介。在2010 年11 月16 日，京劇被列入“世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄”。代表劇目：《貴妃醉酒》、《霸王別姬》等。

圖7 準(zhǔn)精沖沖床

圖8 液壓泵加入沖床

圖9 采用多工位方式生產(chǎn)的準(zhǔn)精沖零件料帶信息

準(zhǔn)精沖技術(shù)在20 年前開始運(yùn)用在硬盤音圈馬達(dá)中的零件產(chǎn)品上，硬盤音圈馬達(dá)(VCM-Voice Coil Motor)精沖件為硬盤重要機(jī)構(gòu)零件，其技術(shù)及尺寸精度要求相當(dāng)?shù)膰?yán)謹(jǐn)，見圖10。因?yàn)樯a(chǎn)成本及客戶季降等原因，原為精沖設(shè)備生產(chǎn)改進(jìn)為準(zhǔn)精沖機(jī)臺生產(chǎn)，為精密生產(chǎn)制造能力帶來相當(dāng)大的提升。嘉興和新精沖科技有限公司目前為世界三大硬盤制造商(希捷，邁拓，西數(shù))的主要零件供應(yīng)商。

圖10 硬盤音圈馬達(dá)

結(jié)束語

準(zhǔn)精沖技術(shù)開發(fā)投入成本降低，其他技術(shù)特性上較精沖差異不大，沖壓效率比精沖更高，尤其薄件部分，可運(yùn)用范圍產(chǎn)品形狀復(fù)雜，工作站多，如圖11、圖12 所示，平板件、折彎件，汽車零件少許折彎部分都可達(dá)到理想效果，但不適合厚度超過4mm 的產(chǎn)品，若超過4mm，隨著厚度的增加，精沖效果也會相應(yīng)下降，因?yàn)槠諞_設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及剛性不如精沖設(shè)備，還是有相當(dāng)大的水平差異。

圖11 0.75 ～3.5mm 的相關(guān)硬盤零件

圖12 各種類型硬盤驅(qū)動支架