紧固件技术知识-精冲技术的推广应用

    在各类机电与家电产品的结构零件中，大量采用料厚t＞0.5～16mm的各种金属材质、形状复杂的板状零件。由于其尺寸与形位精度要求高，特别是沿料厚方向要求光洁、平直。常规的传统加工方法是由冲压供坯，用车、铣、刨、磨等切削加工达要其技术要求，不仅工艺流程长、工序多，耗用工（台）时多，生产效率低，而且零件互换性不好，劳动强度大，成本高，不能适应大量生产需要。

    实践证明，在料厚t＞3mm的中厚板和t＞4.75mm厚板零件大批量生产中，推广应用精冲技术取代有削加工，不仅可以取得很好的经济效益，同时还可以杜绝目前普通冲压生产中时有发生的压手断指人身伤害事故，消减冲压噪声对环境的污染，获取令人满意的职业安全与环保效益。采用现代冲压领域中的精密冲裁高技术，也充分体现出“以人为本，坚持可持续发展”的科学发展观。图1所示为由瑞士Feintool AG Lyss/schweiz精冲公司为用户提供的精冲件。

    这些板状零件用其他加工方法都难以完成。即便用各工种组合切削加工，不仅效率低、质量难保证，而且成本很高。图1所示绝大多数是不同牌号的钢板材质，80%以上是汽车用精冲件。分析图1示出的精冲件可以看出其如下特点：

    1）形状复杂，尺寸与形位精度高，多数料厚t＞3mm～12.5mm，为中厚板与厚板精冲件，冲切面平直、光洁，质量可与切削加工相媲美。

    2）精冲件轮廓清晰、塌角小，一些孔边距与孔间距（壁厚）≤t并有压凸、沉孔、盲孔及轮毂凸缘等成形精冲，尤其模数很小的渐开线、摆线、三角形、矩形、梯形等形状高精度齿轮精冲件，都是用其他加工工艺难以制造的。

    3）都是大批量生产和达到适度经济生产规模的机电产品零件，包括：中卡载重汽车、轿车、摩托车等产品精冲件，均由原材料一模冲出成品件，不再切削加工。

    4）精冲的冲切面因冷作硬化效应，其表面硬度、强度大幅提高，耐摩擦性能和耐候性改善，用作运动面、摩擦面的齿轮齿廓、轴套等精冲件，其寿命会因此而提高。

    精冲工艺的开发应用

    金属板料的精密冲裁是成功应用Theodor Karman理论的结果。该理论的核心是：固体在多向受压的情况下比在单向受压时塑性好、变形状态更好，更易变形。在板料精密冲裁时，利用精冲模特殊结构，在板料的剪切分离区，三向施压形成立体压应力状态，对材料进行纯剪切分离，实现精密冲裁。德国人F.Schiess于1921年根据这个理论发明了强力压边精冲工艺技术（简称FB精冲），于1923年3月9日获取德国专利。
在上述FB精冲工艺技术推广普及前后，还有其他多种精冲方法在不同国家开发研制成功，取得专利，有的还推广用于生产。至今，还有一些简易的精冲工艺，作为FB精冲技术的补充，在一些形状简单、仅局部需要精冲、尺寸小且产量不大以及没有专用精冲设备的工厂中，推广应用，同样可取得良好的技术经济效益，这些精冲技术如下：

   （1）普通压力机精冲技术

    a、整修——用专用整修亦称修边模对落料与冲孔毛坯的冲切面进行修边加工以获取平直、光洁及高精度的冲切面，包括：外缘整修、内孔整修、叠料整修、振动整修等。

    b、光洁冲裁——采用微间隙或负间隙圆角刃口等具有特殊结构的专用冲模，对高塑性的低碳钢及有色金属冲裁件进行光洁冲裁，获取光洁平整的高精度冲切面。常用的光洁冲裁工艺有：微间隙圆角刃口光洁冲裁、负间隙光洁冲裁、台阶式凸模精冲孔、同步剪挤精冲、挤压精冲孔以及无毛刺冲裁等等。

   （2）专用精冲机精冲技术

    a、强力压板精神——采用不同结构的强力压料板进行压边、反顶及冲裁的精密冲裁（FB），包括：已普及用于生产的用V型齿圈强力压边的精冲技术和较少使用的带锯齿型压板、锥形压板、凸台形压板的精冲方法……等。

    b、对向凹模精冲——利用平面切削原理，采用上下对应的成对凸模与凹模按规定程度分次冲切，是日本人于1968年发明并在日本已推广用于生产的精冲技术。国内也有使用的但未推广普及。

    c、复动和往复精冲——未推广应用。在现场的各类机电与家电产品冲压件生产中，实际遇到需要和能够进行整体精冲的冲裁件种数有限。而且有相当一部分冲件只需局部精冲，尤其只要精冲其群孔、群槽孔的一小部分，应用普通压力机精冲技术就更经济；对于仅需局部精冲获得高精度孔形与孔距、无毛刺且冲切面光洁平整的内形或部分外形的冲裁件，则可有光洁冲裁达到要求。

    精冲的工艺技术水平

    长期推广应用精冲技术的实践说明，精冲件的质量已达到切削加工件的水平。在大量生产中用精冲技术冲制料厚t＞0.5～16mm的各种板状零件，特别是外形复杂的如齿轮、棘轮、凸轮片以及普通切削机床加工也十分困难的扇形齿轮、飞机刹车片、柴油机面板等，不仅能优质高产低消耗，而且精冲机自动化程度高，近几年生产的新型CNC精冲机，功能齐全，多数为三动全液压O型机架闭式结构，精冲过程全在密闭空间自动运作，操作十分安全，工作的噪声不超过标准规定的85dB（A）。精冲技术（FB）是冲压领域的高技术，设备与模具都有颇丰的高技术含量，是前景看好值得大力推广的新技术。

    用精冲技术提升冲压技术水平

    精冲技术是一项由多种基础工艺技术组合打造的庞大而复杂的系统工程，包括：金属治炼技术、原材料加工及其前处理技术、精冲模设计制造与修理技术，精冲润滑技术、精冲专用设备研试开发制造与维修技术、理化计量与精密检测技术、精冲工艺深化扩展应用技术等等。精冲技术改变了传统板料冲压工艺的毛坯生产性质，可以用板、条、带、卷料在专用精冲机上用带各种形状强力压料板的精冲模一模成形冲制出尺寸与形位精度高、冲切面光洁平整、可与切削加工件相媲美的成品零件。近年来，板料的精密冲裁（Feinschneiden）已扩展加工范围成为可以精冲深孔、沉孔、盲孔、