精冲的新工艺

文/林永忠·AIDA CHINA

精冲的新工艺

文/林永忠·AIDA CHINA

精冲技术是在普通冲压技术的基础上发展起来的，精冲能做到接近于切削加工的精度和质量，特别是切断面的质量。但是精冲技术对设备及模具的要求比较高，系统复杂，虽然也有利用普通冲床进行类似于精冲的削边技术，但是，由于冲床的精度问题，模具寿命总是难以满足大批量生产的要求。近年来，在冲压技术发达的国家，已经开发出可以用普通冲压的方式实现精冲效果的全新冲压技术，本文将此技术介绍给大家。

传统精冲之所以能做到全光亮带的切断面，主要是利用精冲机的三动功能，通过模具使切断面的材料在切断时处于压缩状态，从而避免了普通冲压中剪切最后产生的撕裂问题。而普通冲压的撕裂带的多少与模具间隙及材质有关系，同样的材料，冲裁间隙越小，撕裂带越小，理论上当间隙小到一定程度时，也能得到全光亮带的切断面。但是由于普通冲床精度及刚性不够的原因，模具的间隙太小，模具寿命就无法保证，因此，不能进行批量生产。所以，在传统的技术里面，批量精冲生产，只能使用专用精冲机和精冲模具。近年来，随着冲压技术的高速发展，冲压设备、模具材料及加工技术都得到大力发展，用普通冲压技术进行精冲已经在实际量产中得到应用了。

此技术是利用高精度、高刚性的冲床，配合高精度的模具来实现精冲的效果，技术要点是模具的间隙要足够小，以实现产品的断面质量要求。针对某些产品的要求，模具间隙需要达到μm级，甚至负间隙，这对模具加工技术和冲压设备的要求极高，此时的冲压设备滑块导轨不能有间隙，同时冲床的刚性要足够高，抗偏心负荷能力足够强，以保证滑块上下运动的垂直度，从而保证模具寿命，以实现大批量生产。

如图1所示就是利用此技术进行冲压的样品，材料为SS400（相当于国标Q255），厚度为14mm。从图2可以看出其断面具有镜面效果；图3 是通过测量其内径得到的孔径变化曲线图，其内孔精度在60μm以内。另外，从外观上可以看出来，塌角非常小。

零件如图4所示，材质为SPCC，厚度为1．2mm，要求切断面的光亮带在80%～90%，同时，要求台阶孔的高度偏差要控制在0．005mm以内，凸台部的高度偏差控制在0．010mm以内。

图1 SS400冲压样品

图2 断面具有镜面效果

图3 孔径变化曲线图

图4 零件形状图

图5 加工负荷在模具上的分布

若采用普通冲压技术达到上述技术要求，就必须通过高精度、高刚性的冲床，配合高精度的模具来实现。本文介绍的工艺中模具的排样是使用连续模的方式。如图5所示，模具中主要受负荷的三个工位全部在冲床中心的左边，冲床所受的负荷为偏心负荷，模具的结构与普通连续模结构一样，惟一不同的就是模具的间隙，普通模具间隙（单边）约为材料厚度的5%～10%，此模具间隙只有10 m。

此工艺与传统的精冲相比，具有以下几个优点：

⑴材料的利用率高。由于不需要精冲的齿圈压边，其预留压边量可以做得更小。

⑵设备和模具的费用更低，特别是模具费用方面。此工艺的模具结构和普通冲压模具结构差别不大，我国在此方面的设计和制造技术已经很成熟了，容易掌握，模具成本与精冲相比要低很多。

⑶通用性好。由于不需要使用精冲机，其冲床除用于精冲外，还可以做其他冲压用，包括普通冲压和锻压。而且精冲机的工作台面都比较小，很难做多工序的工作，使用这种高刚性、高精度冲床，其台面可以做到2000mm以上，甚至达到2800mm，更适用复杂零件的生产。众所周知，在一些零件里，并不是所有断面都需要精冲，也不要求断面是100%光亮带，更不是每一工序都要用到精冲，因此，此工艺特别适合于这种多工序加工。

图6 采用精冲新工艺生产的零件

⑷生产效率高。一般精冲机都是液压驱动的，生产速度很难提高，而目前这种高精度冲床的生产方式其SPM最快可以达到120以上。

⑸在某些特殊要求的地方能实现传统精冲所不能达到的效果。

如图6所示零件，此零件材料为S50C（相当于国标50），料厚为4．0mm，要求切断面有80%以上的光亮带。A部是此零件承受负荷的地方，对强度有一定的要求，塌角不能太大，用传统精冲加工往往由于塌角问题而导致产品不良。而采用上述工艺能很好地解决此问题，此零件现在用80SPM的速度在生产，刃口保养5万冲次。

目前这种技术在日本得到广泛应用，特别是在汽车零部件方面。利用先进的设备开发出新工艺，这对于我国相对成熟的模具技术来说是极其容易掌握和应用的，同时，这种新工艺具有材料利用率高，生产效率高的特点，更值得在我国大力推广。特别是在我国处于经济转型期，冲压行业也处于结构升级，提高竞争力的时期，引进此项工艺是企业提高自身竞争力的很好方式。