精密沖壓技術詳解

精沖概述1、何謂精沖精沖—是周密沖裁的簡稱。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〕加工工藝相結合后，精沖零件已有可能在很多領域〔如汽車、摩托車、電子工業(yè)等，取代以前由普沖、機加工、鍛造、鑄造和粉末冶金加工的零件，因而發(fā)揮其巨大的技術優(yōu)勢和經(jīng)濟效益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：一般精沖一般精沖整修光滑沖裁圓角凹模沖裁負間隙沖裁擠壓沖裁精沖強力壓板精沖齒圈錐形凸臺側楔對向凹模精沖往復沖裁3、普沖與精沖的區(qū)分我們常說的精沖，不是一般意義上的精沖〔如整修、光滑沖裁和高速沖裁等力壓板精沖(1)。PR－齒圈力、PS－沖裁力、PG－反壓力。強力壓板精沖的根本原理是在專用〔三向力〕壓力機上，借助特別構造模具，在強力作用下，使材料產(chǎn)生塑性—剪切變形，從而得到優(yōu)質精沖件。、精沖工藝特點1為普沖和精沖二種不同工藝方法的特點。技術特征普沖精沖1.材料分別形式剪切變形(掌握撕裂)塑—剪變形(抑制撕裂)2.工件品質尺寸精度ISO11-13ISO7-11沖裁面粗糙度Ra(μm)Ra＞6.3Ra1.6～0.4形位誤差:平面度大小(0.02mm/10mm)不垂直度大0.0026mm/1mm)塌角(20～35)%S(10～25)%S毛刺雙向,大單向,小3.模具間隙雙邊(5～10)%S0.5%S刃口銳利倒角4.沖壓材料無要求塑性好(球化處理)潤滑壓力機一般特別力態(tài)一般(單向力)特別(三向力)工藝負載變形功小2～2.5環(huán)保有噪音,振動大噪音低,振動小7.本錢7.本錢低高(回報周期短)、模具工作原理2〔PS、PR、PG〕作用于模具上。沖裁開頭前通過齒圈力P，經(jīng)剪切線外的導板，使V形齒圈〔8〕壓入材料并壓緊在凹模上，從而在V形齒圈的內面產(chǎn)生橫向側壓力，以阻擋材PG又在剪切線內由頂件器〔4〕將材料壓緊在凸模上，并在壓緊狀態(tài)中，在沖裁力PS作用下進展沖裁。剪切區(qū)內的金屬處三向壓應力狀態(tài)，從而提高了材料的塑性。此時，材料就沿著凹模刃口外形，呈純剪切的形式?jīng)_裁零件。沖裁完畢后，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。12.凹模;3.內形凸模;45.頂桿;6.導板;7.壓板;89.精沖材料;10.精沖零件;11.內形廢料;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〔3〕模具開啟，送入材料；模具閉合，在刃口〔沖裁線〕內外的材料利用齒圈力和反壓力壓緊；c〕用沖裁力PSPRPGd〕滑塊行程完畢，沖件在凹模內，內孔廢料沖入落料凸模中；e〕齒圈力PRPGf〕在施加齒圈力的位置，此時作用為：頂出內孔廢料和卸除沖壓搭邊的卸料力PRA；g〕PGA。材料開頭送進；h〕吹卸或去除精沖件和內孔廢料。材料送進完成。PR—PR—PG—反壓力PS—PRA—卸料力PGA—頂件力1—壓板2—凹模3—〔落料凸模4—頂件器5—精沖材料6—精沖零件7—沖內孔廢料精沖零件的工藝性在制造上應最簡潔、最經(jīng)濟。而影響它的主要因素有：零件構造的工藝性；零件尺寸公差和形位公差；材料性能和厚度；沖裁面質量；模具設計、制造質量及壽命；精沖機的選擇等。精沖零件構造的工藝性，是指構成零件幾何外形的構造單元，它包括：最小圓角半徑、孔徑、壁厚、環(huán)寬、槽寬、沖齒模數(shù)等確實定尤為重要。1所示，可供選擇精沖零件構造參數(shù)的極限值。它們都小于普沖零件。這是由精沖原理打算的。然而，合理的零件構造參數(shù)，有利于提高產(chǎn)品質量，降低生產(chǎn)本錢。精沖零件的難度等級1各圖中劃分為S1、S2S3三級。S1—簡潔的，適于精沖材料抗剪強度Ks=700N/mm2S2—中等的，適于精沖材料抗剪強度Ks=530N/mm2S3—簡單的，適于精沖材料抗剪強度Ks=430N/mm2S3以下的范圍，不適宜精沖，或者要承受特別措施。使用S3的范圍時，其條件是沖裁組件要用高速鋼制造，且精沖材料抗拉強度δb≤600N/mm2〔抗剪強度。例：圖1中開關凸輪，材料為C1〔球化Ks=420N/mm，確定其難度等級。·d＝4.1mmS1·b＝3.5mmS3·m＝2.25mmS2·圓角半徑Ra＝0.75mmS1/S2此零件最大難度是搭邊b，故總難度為S3，可以精沖。精沖零件的技術要求尺寸公差精沖零件的尺寸公差，取決于：零件外形、模具制造質量、材料厚度及性能、潤滑1中選取。平面度公差精沖零件的平面度是指零件平面的撓度〔見圖fs由于精沖材料是在壓緊狀態(tài)下進展的，故精沖件具有較好的平面度。而這種平面度隨零件尺寸、外形、材料厚度及機械性能等不同而有所差異。一般來說，厚料比薄料零件平直；低強度材料比高強度材料平直；壓邊力大比壓邊力小的平直。在凸模側的材料外表總是中凹的，凹模側總是中凸的。但假設零件還需要壓印、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范圍。但無論如何，精沖件總是要比一般沖壓件的3100mm距離上測定的一般直線度。1精沖零件幾何單元及難度等級A—孔徑；B—槽寬、搭邊；C—齒模數(shù)；D—圓角半徑。SmmJAX0.5～1ISO6～7771～27772～37773～47874～57～8885～6.38986.3～88～9988～109～1010810～12.59～1010912.5～1610～11109600N/mm2600N/mm2精沖零件的沖裁面與基面成肯定的角度公差〔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、壓力機的調整等有關。一般料厚為1mm時，不垂0.0026mm10mm0.052mm4為料厚與不垂直度的關系。44料厚與X值的關系5沖裁面的表示方法沖裁面是精沖零件質量凹凸的主要標志。它與材料種類、性能、金相組織、模具質量和刃口狀況、潤滑劑及壓力機調整等因素有關。沖裁面的構造組成包括：光滑面、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沖裁面的表示方法—斷裂時，最小光滑面局部占材料厚度S的百分比魚鱗狀斷裂時，最小光滑面局部占材料厚度S的百分比〔％；—最大允許的魚鱗狀斷裂寬度，b10％；t—1.5％S；e—毛刺高度m；—塌角寬度為3％〔最大；—塌角深度為2％〔最大〔齒形件時為3％；—撕裂帶的最大寬度。沖裁面粗糙度毛刺側。沖裁面的粗糙度用算術平均值RaRa＝0.2～3.6，共分為六個等級〔見表在沖裁面的中部〔見圖66b所示。6沖裁面粗糙度與抗拉強度的關系26沖裁面粗糙度與抗拉強度的關系粗糙度等級123456Ra〔μm〕0.20.40.6(0.8)2.43.43.8(3.6)代號N4N5N6N7N8沖裁面完好率沖裁面完好率hl100%S100%S90%S沖裁面完好率hl100%S100%S90%S75%S50%S100%S90%S75%S----沖裁面撕裂等級精沖零件沖裁面撕裂等級分為四個級別〔見表4。77沖裁面長度表示實例8求塌角值tEbE例中，沖裁面粗糙度Ra＝2.4μm；完好率h＝90％S；l8求塌角值tEbE精沖零件的塌角〔見圖。塌角的大小與料厚、材質、零件外形、反壓力及齒圈高度等有關。8tE≈〔5～10〕S，bE≈〔5～10〕tE。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)章突起。其大小與材料種類、間隙、模具刃口狀況、凸模進入凹模深度及沖裁次數(shù)等有關。精沖時產(chǎn)生的毛刺，不是切削毛刺而是擠壓毛刺。推斷毛刺的大小，不僅是毛刺高度，而且還有毛刺根部的厚度。依據(jù)VDI3345標準，當模具刃口銳利時，只產(chǎn)生薄毛刺，e＝0.01～0.08mm；當0.～0.3m〔見圖。9精沖毛刺高度9精沖毛刺高度由于精沖是一個流淌—剪切過程，在精沖時，沖裁凸模首先使金屬組織的晶體發(fā)生猛烈的變形，而后分別?？隙ǖ木珱_材料影響精沖零件的外表質量、尺寸精度和模具壽命。對它的根本要求是：〔1〕必需具有良好的可塑性和較大的變性力量這主要是使剪切區(qū)材料的流淌持續(xù)到剪切終結而無撕裂。δb≤650N/mm20.35％的鋼，其精沖效果最好。［1］材料的精沖性能—抗拉強度—屈服極限—延長率—硬度—滲碳體和碳化物〔球化〕變形程度［2］材料的變形力量—屈服極限低—抗拉強度低—斷裂延長率高—端面收縮率高服極限值說明材料在較低的壓力作用下就開頭流淌。精沖材料強度的適宜范圍，見圖10。圖中的含碳量是按當量含碳量計算，即低碳鋼含碳量及低合金鋼當量含碳量〔重量％〕10合金含碳量與材料強度的關系低碳鋼含碳量及低合金鋼當量含碳量〔重量％〕必需具有良好的組織構造11不同金相組織對剪切面的影響〔C45〕精沖材料，對金相組織有較高的要求。同樣的材料，熱處理不同，其金相組織和延長0.35來說，滲碳體〔Fe3C〕的外形及其分布對剪切外表光滑度有打算性的影響，其中以球化后〔經(jīng)球化退火〕碳化物以細粒狀均勻分布最為抱負，而有片裝珠光體組織很難沖出1111不同金相組織對剪切面的影響〔C45〕精沖時的冷作硬化作變形。突出表現(xiàn)在冷作硬化區(qū)內材料的硬度比基體硬度有顯著的增大。為此，把握精是格外必要的。12普沖與精沖時材料的冷作硬化12普沖與精沖時材料的冷作硬化精沖材料的選擇選擇原則從技術上要滿足精沖零件的功能要求，同時要考慮經(jīng)濟性，以降低本錢。它包括：供給類型和狀態(tài)、尺寸公差、外表質量和精沖難度。材料品種黑色金屬，包括：軟鋼〔％；非合金鋼0.1～1.％〕合金鋼〔0.15～0.20％C〕不銹鋼〔C≤0.15％〕細晶粒鋼〔0.10～0.22％C〕有色金屬，包括：銅和銅合金；鋁和鋁合金。供給狀態(tài)對于鋼材要求：供給類型：熱軋帶鋼、冷軋帶鋼、扁鋼，但狀態(tài)各不一樣，有退火、軟化退火、球化退火等。尺寸大小：按設計模具確定。厚度公差：要與零件相符。外表質量：不同的軋制方法得到不同的外表質量，為酸洗的、噴砂的、酸洗平坦的、冷軋的等。金相組織：依據(jù)產(chǎn)品零件要求，分為三級：FSGⅠ：具有最大的抗拉強度，對金相組織無要求；FSGⅡ：經(jīng)退火處理，材料C＞0.15％，約含80～90％球狀滲碳體；FSGⅢ：經(jīng)軟化退火，材料C＞0.15100％球狀滲碳體。對有色金屬銅、鋁及其合金均有化學成分及軋制狀態(tài)要求。精沖材料的精沖性評價精沖材料的精沖性評價及材料的選擇，可參看表5。鋼號美國〔YB〕〔AISI〕鋼號美國〔YB〕〔AISI〕德國〔DIN〕日本(JIS〕蘇聯(lián)〔гOCT〕可沖厚度最大〔mm〕精沖價08 1008 151101010C10S10C10151151015C15S1522S20C20101251025S25C25101301030S30C30101351035C35S35C3582401040S40C4072451045C45S45C4572501050CK53S50C5062551055Cf56S55C5562601060C60SWRH4B60521064CK60S58C6651065CK67SUP2653701070321074C7533T8AW1-0.8CC85W2SKU3Y8A3T10A3315Mn/16Mn8315CrMn16MnCr515XГ5214Ni68214NiCr10SNC21H7E331614NiCr14SNC22H714NiCr18715CrNi6618CrNi85431717CrNiMo6515Cr15Cr3SCr2115X52鋼號中國〔YB〕美國鋼號中國〔YB〕美國〔AISI〕德國〔DIN〕日本JIS〕蘇聯(lián)可沖厚度最大精沖性評價〔гOCT〕〔mm〕15CrMo5420CrMo411820CrMo5SCM2220XM4220CrMo20MnCr54.5220MnMo8242Mn2V42MnV762GCr15E52100100Cr6SUJZⅢX15630Cr13410X7Cr131Cr134Cr13403X10Cr13X40Cr13SUS211X134X13Cr17430X8Cr17SUS24X1