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)：3160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(lái)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(lái)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(shuō)的精沖，指的是強(qiáng)力壓板精沖(見(jiàn)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(kāi)始前通過(guò)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(kāi)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(guò)程（見(jiàn)圖3）

a） 模具開(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(lái)說(shuō)，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(wú)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(yú)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(yú)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(guò)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(wèn)、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(jiàn)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(jué)要求的、很精細(xì)的表面零件，也可使用精沖零件?，F(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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