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精沖模工藝及技術介紹資料，內有圖文附件下載

文章作者：臺翰機械　發布時間：2018-08-23 22:52:41　瀏覽次數：4114次

摘要：精沖模工藝及技術介紹資料,精沖—是精密沖裁的簡稱。精沖是在普沖的基礎上，發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的加工方法。

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1、何謂精沖

精沖—是精密沖裁的簡稱。

精沖是在普沖的基礎上，發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的加工方法。由它生產的零件也具有不同的質量特征。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）加工工藝相結合后，精沖零件

已有可能在許多領域（如汽車、摩托車、電子工業等），取代以前由普沖、機加工、鍛造、鑄造

和粉末冶金加工的零件，因而發揮其巨大的技術優勢和經濟效益。

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：

二．精沖工藝設計基本方法：

3、精沖工藝原理

3.1 普沖與精沖的區別

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

力壓板精沖的基本原理是在專用壓力機上，借助特殊結構模具，在強力作用下，使材料產生塑性

—剪切變形，從而得到優質精沖件。

3.2 精沖工藝特點

3.3 模具工作原理

精沖機是實現精沖工藝的專用設備。如圖2 所示，精沖時精沖機上有三種力（PS、PR、PG）作

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

壓緊在凹模上，從而在V 形齒圈的內面產生橫向側壓力，以阻止材料在剪切區內撕裂和在剪切區

外金屬的橫向流動。同時反壓力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

態中，在沖裁力PS作用下進行沖裁。剪切區內的金屬處三向壓應力狀態，從而提高了材料的塑性。

此時，材料就沿著凹模刃口形狀，呈純剪切的形式沖裁零件。

沖裁結束后，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.導板;7.頂桿; 8.齒圈; 9.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（見圖3）

a）模具開啟，送入材料；

b）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PS 沖裁材料，壓緊力PR和PG全過程有效壓緊；

d）滑塊行程結束，沖件在凹模內，內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，此時作用為：頂出內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，此時作用為：從凹模中頂沖件的頂件力PGA。材料開始送進；

h）吹卸或清除精沖件和內孔廢料。材料送進完成。

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和使用要求，并在一定的批生產條件下，在制

造上應最簡單、最經濟。而影響它的主要因素有：

（1）零件結構的工藝性；

（2）零件尺寸公差和形位公差；

（3）材料性能和厚度；

（4）沖裁面質量；

（5）模具設計、制造質量及壽命；

（6）精沖機的選擇等。

精沖零件結構的工藝性，是指構成零件幾何形狀的結構單元，它包括：最小圓角半徑、孔

徑、壁厚、環寬、槽寬、沖齒模數等的確定尤為重要。

圖1 所示，可供選擇精沖零件結構參數的極限值。它們都小于普沖零件。這是由精沖原理

決定的。然而，合理的零件結構參數，有利于提高產品質量，降低生產成本。

2.精沖零件的難度等級

根據零件幾何形狀及其結構單元，在圖1 各圖中劃分為S1、S2和S3三級。

S1—簡單的，適于精沖材料抗剪強度Ks=700N/mm2

S2—中等的，適于精沖材料抗剪強度Ks=530N/mm2

S3—復雜的，適于精沖材料抗剪強度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，其條件是沖裁元

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

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

·孔徑d＝4.1mm S1

·搭邊b＝3.5mm S3

·齒模數m＝2.25mm S2

·圓角半徑Ra＝0.75mm S1/S2

此零件最大難度是搭邊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、模具制造質量、材料厚度及性能、潤滑劑和壓

力機調整等因素?？捎杀? 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下進行的，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）、低強度材料比高強度材料平直；3）、壓邊力

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

要壓印、壓痕、切口、彎形等工序或用連續模沖裁，由于在零件上產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，精沖件總是要比普通沖壓件的平面度好的

多。圖3 是在100mm 距離上測定的一般直線度。

圖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；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、模具剛度、壓力機的調整等有關。一般料厚為1mm 時，不垂直度為0.0026mm，

若料厚為10mm，則毛刺側比塌角大0.052mm。圖4 為料厚與不垂直度的關系。

圖2 零件平面圖

3.4 沖裁面質量

沖裁面是精沖零件質量高低的主要標志。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。沖裁面的結構組成包括：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，其質量特征表現為三個方面。

圖5 沖裁面的表示方法

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

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

總和不大于相關輪廓的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（最大）；d—塌角深度為20%S（最大）（齒形件時為30%S）；E—撕裂帶的最大寬度。

（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。即塌角側優于毛刺側。

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

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

材料抗拉強度的關系如圖6b 所示。

圖6 沖裁面粗糙度與抗拉強度的關系

（2）沖裁面完好率

精沖零件沖裁面完好率分為五個等級（見表3）。

（3）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）。

（4）沖裁面質量的表示方法和意義

如圖7 所示為沖裁面質量特征的表示方法和意義。

圖7 沖裁面長度表示實例

例中，沖裁面粗糙度Ra＝2.4μm；完好率h＝90%S；l＝75%S；撕裂級別為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、外廓平面與光潔面交界處的不規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、零件形狀、反壓力及齒圈高度等有關。

塌角的計算方法可參看圖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則突起。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等有關。

精沖時產生的毛刺，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VDI3345 標準，當模具刃口鋒利時，只產生薄毛刺，e＝0.01～0.08mm；當模具刃口變

鈍時，產生厚毛刺，e＝0.1～0.3mm（見圖9）。

圖9 精沖毛刺高度

設計原則

精沖工藝設計的基小原則為：

(1)確保產品質量和功能要求。

(2)盡可能用先進工藝技術和新技術成果。

(3)根據生產條件確定批量，選擇生產效率較高的。

(4)縮短生產周期，降低生產成小。

(5)注意安全生產及環境保護。

2．設計依據

工藝設計過程中，注意參考依據由：

(1)根據產品圖，分析零件的功能、結構參數和技術條件。

(2)根據產品總裝，了解零件的交接狀態和協調要求。

(3)根據產品總產量和批量以及能提供的物質和技術條件。

(4)根據產品生產準備周期和生產周期，做好時問、設備、人員、裝崳、協作和效率等多項安排。

(5)根據多種經濟和技術標準(資料) ，做好產品工藝成本核算。

3．設計內容

1) 分析精沖零件：

(1)零件結構的工藝性：

(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)零件技術準備的協調。

2) 制定最佳工藝方案：

(1)根據精沖零件圖，進行一系列工藝計算，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、工序數量、工步順序、工序組合。(4)選擇最佳工藝方案。

3) 設計精沖模：根據最佳工藝辦案，進行精沖模設汁：

(1)選擇精沖模種類及結構型式；

(2)排樣及工藝計算(壓力中心、沖壓力及其他參數) ：

(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條件。

4) 選擇適合的精沖機：根據精沖工序性質、精沖、變形功、模具結構型式、閉合高度、輪廓尺寸及生產批量等因素，合理選擇精沖機：類型及噸位；產能及負荷能力；使用要求；附屬裝置。

5) 編制工藝文件。

三．精沖工藝常見應用：

精沖工藝技術的發展，使其進入了各個工業領域，得到廣泛的應用。對于要求最小尺寸公差、具有最小粗糙度的功能零件，可以廣泛使用精沖零件。而對于有視覺要求的、很精細的表面零件，也可使用精沖零件。現今，精沖件的生產品種、尺寸形狀、材料厚度和力學性能都有很大的提高。而且為了適應市場需求，生產的均衡性、質量可靠性和加工經濟性更加突出。汽車工業是精沖技術推廣應用的重中之重，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：

來源：http://www.ywpsw.com