精沖模工藝及技術(shù)介紹資料，內(nèi)有圖文附件下載

文章作者：臺(tái)翰機(jī)械　發(fā)布時(shí)間：2018-08-23 22:52:41　瀏覽次數(shù)：3384次

摘要：精沖模工藝及技術(shù)介紹資料,精沖—是精密沖裁的簡(jiǎn)稱。 精沖是在普沖的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種精密沖壓加工工藝。它雖然與普沖同屬于分離工藝，但是包含有特殊工藝參數(shù)的加工方法。

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1、何謂精沖

精沖—是精密沖裁的簡(jiǎn)稱。

精沖是在普沖的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種精密沖壓加工工藝。它雖然與普沖同屬于分離工藝，

但是包含有特殊工藝參數(shù)的加工方法。由它生產(chǎn)的零件也具有不同的質(zhì)量特征。特別是在精沖與

冷成型（如彎曲、拉深、翻邊、鐓擠、壓沉孔、半沖孔和擠壓等）加工工藝相結(jié)合后，精沖零件

已有可能在許多領(lǐng)域（如汽車、摩托車、電子工業(yè)等），取代以前由普沖、機(jī)加工、鍛造、鑄造

和粉末冶金加工的零件，因而發(fā)揮其巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益。

2、精沖分類

各種不同的精沖方法，按其工藝方式，主要分類如下：

二．精沖工藝設(shè)計(jì)基本方法：

3、精沖工藝原理

3.1 普沖與精沖的區(qū)別

我們常說的精沖，指的是強(qiáng)力壓板精沖(見圖1)。PR－齒圈力、PS－沖裁力、PG －反壓力。強(qiáng)

力壓板精沖的基本原理是在專用壓力機(jī)上，借助特殊結(jié)構(gòu)模具，在強(qiáng)力作用下，使材料產(chǎn)生塑性

—剪切變形，從而得到優(yōu)質(zhì)精沖件。

3.2 精沖工藝特點(diǎn)

3.3 模具工作原理

精沖機(jī)是實(shí)現(xiàn)精沖工藝的專用設(shè)備。如圖2 所示，精沖時(shí)精沖機(jī)上有三種力（PS、PR、PG）作

用于模具上。沖裁開始前通過齒圈力PR，經(jīng)剪切線外的導(dǎo)板（6），使V 形齒圈（8）壓入材料并

壓緊在凹模上，從而在V 形齒圈的內(nèi)面產(chǎn)生橫向側(cè)壓力，以阻止材料在剪切區(qū)內(nèi)撕裂和在剪切區(qū)

外金屬的橫向流動(dòng)。同時(shí)反壓力PG又在剪切線內(nèi)由頂件器（4）將材料壓緊在凸模上，并在壓緊狀

態(tài)中，在沖裁力PS作用下進(jìn)行沖裁。剪切區(qū)內(nèi)的金屬處三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高了材料的塑性。

此時(shí)，材料就沿著凹模刃口形狀，呈純剪切的形式?jīng)_裁零件。

沖裁結(jié)束后，PR 和PG壓力釋放，模具開啟，由退料力PRA和頂件力PGA分別將零件和廢料頂出。

并用壓縮空氣將其吹除。

1.凸凹模; 2.凹模; 3.沖孔凸模; 4.頂件器; 5.推桿; 6.導(dǎo)板;7.頂桿; 8.齒圈; 9.精沖材料; 10.

精沖零件; 11.內(nèi)形廢料;

PS—沖裁力; PR—齒圈力; PG—反壓力;PRA—卸料力; PGA—頂件力; SP—沖裁間隙

3.4、精沖工作過程（見圖3）

a） 模具開啟，送入材料；

b） 模具閉合，在刃口（沖裁線）內(nèi)外的材料利用齒圈力和反壓力壓緊；

c） 用沖裁力PS 沖裁材料，壓緊力PR和PG全過程有效壓緊；

d） 滑塊行程結(jié)束，沖件在凹模內(nèi)，內(nèi)孔廢料沖入落料凸模中；

e） 齒圈力PR 和反壓力PG卸除，模具開啟；

f） 在施加齒圈力的位置，此時(shí)作用為：頂出內(nèi)孔廢料和卸除沖壓搭邊的卸料力PRA；

g） 在施加反壓力的位置，此時(shí)作用為：從凹模中頂沖件的頂件力PGA。材料開始送進(jìn)；

h） 吹卸或清除精沖件和內(nèi)孔廢料。材料送進(jìn)完成。

PR—齒圈力PG—反壓力PS—沖裁力PRA—卸料力PGA—頂件力

1—壓板2—凹模3—沖裁（落料）凸模4—頂件器5—精沖材料6—精沖零件7—沖內(nèi)孔廢料

精沖零件

1.精沖零件的工藝性

精沖零件的工藝性，主要指保證零件的技術(shù)和使用要求，并在一定的批生產(chǎn)條件下，在制

造上應(yīng)Zui簡(jiǎn)單、Zui經(jīng)濟(jì)。而影響它的主要因素有：

（1） 零件結(jié)構(gòu)的工藝性；

（2） 零件尺寸公差和形位公差；

（3） 材料性能和厚度；

（4） 沖裁面質(zhì)量；

（5） 模具設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量及壽命；

（6） 精沖機(jī)的選擇等。

精沖零件結(jié)構(gòu)的工藝性，是指構(gòu)成零件幾何形狀的結(jié)構(gòu)單元，它包括：Zui小圓角半徑、孔

徑、壁厚、環(huán)寬、槽寬、沖齒模數(shù)等的確定尤為重要。

圖1 所示，可供選擇精沖零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的極限值。它們都小于普沖零件。這是由精沖原理

決定的。然而，合理的零件結(jié)構(gòu)參數(shù)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

2.精沖零件的難度等級(jí)

根據(jù)零件幾何形狀及其結(jié)構(gòu)單元，在圖1 各圖中劃分為S1、S2和S3三級(jí)。

S1—簡(jiǎn)單的，適于精沖材料抗剪強(qiáng)度Ks=700N/mm2

S2—中等的，適于精沖材料抗剪強(qiáng)度Ks=530N/mm2

S3—復(fù)雜的，適于精沖材料抗剪強(qiáng)度Ks=430N/mm2

在S3 以下的范圍，不適宜精沖，或者要采用特別措施。使用S3的范圍時(shí)，其條件是沖裁元

件要用高速鋼制造，且精沖材料抗拉強(qiáng)度δb≤600 N/mm2（抗剪強(qiáng)度Ks≤430N/mm2）。

例：圖1 中開關(guān)凸輪，材料為Cr15（球化），Ks=420N/mm2，確定其難度等級(jí)。

·孔徑d＝4.1mm S1

·搭邊b＝3.5mm S3

·齒模數(shù)m＝2.25mm S2

·圓角半徑Ra＝0.75mm S1/S2

此零件Zui大難度是搭邊b，故總難度為S3，可以精沖。

3.精沖零件的技術(shù)要求

3.1 尺寸公差

精沖零件的尺寸公差，取決于：零件形狀、模具制造質(zhì)量、材料厚度及性能、潤(rùn)滑劑和壓

力機(jī)調(diào)整等因素。可由表1 中選取。

3.2 平面度公差

精沖零件的平面度是指零件平面的撓度（見圖2），其值為：

f＝h－s

由于精沖材料是在壓緊狀態(tài)下進(jìn)行的，故精沖件具有較好的平面度。而這種平面度隨零件

尺寸、形狀、材料厚度及機(jī)械性能等不同而有所差別。

一般來說，1）、厚料比薄料零件平直；2）、低強(qiáng)度材料比高強(qiáng)度材料平直；3）、壓邊力

大比壓邊力小的平直。在凸模側(cè)的材料表面總是中凹的，凹模側(cè)總是中凸的。但如果零件還需

要壓印、壓痕、切口、彎形等工序或用連續(xù)模沖裁，由于在零件上產(chǎn)生局部的變形或沖裁方向

不同，致使平面度有較大的波動(dòng)范圍。但無論如何，精沖件總是要比普通沖壓件的平面度好的

多。圖3 是在100mm 距離上測(cè)定的一般直線度。

圖1 精沖零件幾何單元及難度等級(jí)

A—孔徑；B—槽寬、搭邊；C—齒模數(shù)；D—圓角半徑。

3.3 垂直度公差

精沖零件的沖裁面與基面成一定的角度公差（倒錐），謂之不垂直度。它與料厚及其性能、

沖裁刃口狀態(tài)、模具剛度、壓力機(jī)的調(diào)整等有關(guān)。一般料厚為1mm 時(shí)，不垂直度為0.0026mm，

若料厚為10mm，則毛刺側(cè)比塌角大0.052mm。圖4 為料厚與不垂直度的關(guān)系。

圖2 零件平面圖

3.4 沖裁面質(zhì)量

沖裁面是精沖零件質(zhì)量高低的主要標(biāo)志。它與材料種類、性能、金相組織、模具質(zhì)量和刃

口狀況、潤(rùn)滑劑及壓力機(jī)調(diào)整等因素有關(guān)。沖裁面的結(jié)構(gòu)組成包括：光潔面、撕裂面、塌角面

和毛刺面。沖裁面狀況的表示方法和意義如圖5 所示，其質(zhì)量特征表現(xiàn)為三個(gè)方面。

圖5 沖裁面的表示方法

圖中：S—材料厚度；h—斷裂時(shí)，Zui小光潔面部分占材料厚度S 的百分比（%）；l—魚鱗

狀斷裂時(shí)，Zui小光潔面部分占材料厚度S 的百分比（%）；b—Zui大允許的魚鱗狀斷裂寬度，b 的

總和不大于相關(guān)輪廓的10%；t—允許的斷裂深度為1.5%S；e—毛刺高度（mm）；c—塌角寬度為30%S（Zui大）；d—塌角深度為20%S（Zui大）（齒形件時(shí)為30%S）；E—撕裂帶的Zui大寬度。

（1） 沖裁面粗糙度

沖裁面的光潔程度，在沖裁方向和沿周邊便于不同位置是有差別的。即塌角側(cè)優(yōu)于毛刺側(cè)。

沖裁面的粗糙度用算術(shù)平均值aR 表示。其值一般Ra＝0.2～3.6，共分為六個(gè)等級(jí)（見表2），

測(cè)量方向——垂直于沖裁方向；測(cè)量位置——在沖裁面的中部（見圖6a）。沖裁面的粗糙度與

材料抗拉強(qiáng)度的關(guān)系如圖6b 所示。

圖6 沖裁面粗糙度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系

（2） 沖裁面完好率

精沖零件沖裁面完好率分為五個(gè)等級(jí)（見表3）。

（3） 沖裁面撕裂等級(jí)

精沖零件沖裁面撕裂等級(jí)分為四個(gè)級(jí)別（見表4）。

（4） 沖裁面質(zhì)量的表示方法和意義

如圖7 所示為沖裁面質(zhì)量特征的表示方法和意義。

圖7 沖裁面長(zhǎng)度表示實(shí)例

例中，沖裁面粗糙度Ra＝2.4μm；完好率h＝90%S；l＝75%S；撕裂級(jí)別為2。

圖8 求塌角值tE 和bE

4.精沖零件的塌角

塌角系指精沖零件內(nèi)、外廓平面與光潔面交界處的不規(guī)則外凸曲線的下陷塑性變形（見圖

8）。塌角的大小與料厚、材質(zhì)、零件形狀、反壓力及齒圈高度等有關(guān)。

塌角的計(jì)算方法可參看圖8 選取。一般tE≈（5～10）S，bE≈（5～10）tE。

5.精沖零件的毛刺

毛刺系指精沖零件沖裁面端部上的不規(guī)則突起。其大小與材料種類、間隙、模具刃口狀況、

凸模進(jìn)入凹模深度及沖裁次數(shù)等有關(guān)。

精沖時(shí)產(chǎn)生的毛刺，不是切削毛刺而是擠壓毛刺。判斷毛刺的大小，不僅是毛刺高度，而

且還有毛刺根部的厚度。

根據(jù)VDI3345 標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)模具刃口鋒利時(shí)，只產(chǎn)生薄毛刺，e＝0.01～0.08mm；當(dāng)模具刃口變

鈍時(shí)，產(chǎn)生厚毛刺，e＝0.1～0.3mm（見圖9）。

圖9 精沖毛刺高度

設(shè)計(jì)原則

精沖工藝設(shè)計(jì)的基小原則為：

(1)確保產(chǎn)品質(zhì)量和功能要求。

(2)盡可能用先進(jìn)工藝技術(shù)和新技術(shù)成果。

(3)根據(jù)生產(chǎn)條件確定批量，選擇生產(chǎn)效率較高的。

(4)縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成小。

(5)注意安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)。

2．設(shè)計(jì)依據(jù)

工藝設(shè)計(jì)過程中，注意參考依據(jù)由：

(1)根據(jù)產(chǎn)品圖，分析零件的功能、結(jié)構(gòu)參數(shù)和技術(shù)條件。

(2)根據(jù)產(chǎn)品總裝，了解零件的交接狀態(tài)和協(xié)調(diào)要求。

(3)根據(jù)產(chǎn)品總產(chǎn)量和批量以及能提供的物質(zhì)和技術(shù)條件。

(4)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和生產(chǎn)周期，做好時(shí)問、設(shè)備、人員、裝崳、協(xié)作和效率等多項(xiàng)安排。

(5)根據(jù)多種經(jīng)濟(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(資料) ，做好產(chǎn)品工藝成本核算。

3．設(shè)計(jì)內(nèi)容

1) 分析精沖零件：

(1)零件結(jié)構(gòu)的工藝性：

(2)零件精度的合理性：

(3)零件沖裁面的特性：

(4)零件材料的精沖性：

(5)零件技術(shù)準(zhǔn)備的協(xié)調(diào)。

2) 制定Zui佳工藝方案：

(1)根據(jù)精沖零件圖，進(jìn)行一系列工藝計(jì)算，包括排樣與搭邊、壓力中心、精沖力。

(2)繪制工藝排料圖。

(3)提出初步工藝方案，包括工藝品質(zhì)、工序數(shù)量、工步順序、工序組合。(4)選擇Zui佳工藝方案。

3) 設(shè)計(jì)精沖模：根據(jù)Zui佳工藝辦案，進(jìn)行精沖模設(shè)汁：

(1)選擇精沖模種類及結(jié)構(gòu)型式；

(2)排樣及工藝計(jì)算(壓力中心、沖壓力及其他參數(shù)) ：

(3)繪制模具總圖及丁作部分原理圖；

(4)確定模具材料及熱處理硬度；

(5)確定凸、凹 模涂層(TiN或TiCN) ；

(6)注明模具零部件技術(shù)條件。

4) 選擇適合的精沖機(jī)：根據(jù)精沖工序性質(zhì)、精沖、變形功、模具結(jié)構(gòu)型式、閉合高度、輪廓尺寸及生產(chǎn)批量等因素，合理選擇精沖機(jī)：類型及噸位；產(chǎn)能及負(fù)荷能力；使用要求；附屬裝置。

5) 編制工藝文件。

三．精沖工藝常見應(yīng)用：

精沖工藝技術(shù)的發(fā)展，使其進(jìn)入了各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于要求Zui小尺寸公差、具有Zui小粗糙度的功能零件，可以廣泛使用精沖零件。而對(duì)于有視覺要求的、很精細(xì)的表面零件，也可使用精沖零件。現(xiàn)今，精沖件的生產(chǎn)品種、尺寸形狀、材料厚度和力學(xué)性能都有很大的提高。而且為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，生產(chǎn)的均衡性、質(zhì)量可靠性和加工經(jīng)濟(jì)性更加突出。汽車工業(yè)是精沖技術(shù)推廣應(yīng)用的重中之重，一輛轎車精沖零件擁有量為40～200件，它占轎車沖壓件的60～70%，如下圖所示：

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