精冲模工艺及技术介绍资料，内有图文附件下载

文章作者：台翰机械　发布时间：2018-08-23 22:52:41　浏览次数：3538次

摘要：精冲模工艺及技术介绍资料,精冲—是精密冲裁的简称。 精冲是在普冲的基础上，发展起来的一种精密冲压加工工艺。它虽然与普冲同属于分离工艺，但是包含有特殊工艺参数的加工方法。

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1、何谓精冲

精冲—是精密冲裁的简称。

精冲是在普冲的基础上，发展起来的一种精密冲压加工工艺。它虽然与普冲同属于分离工艺，

但是包含有特殊工艺参数的加工方法。由它生产的零件也具有不同的质量特征。特别是在精冲与

冷成型（如弯曲、拉深、翻边、镦挤、压沉孔、半冲孔和挤压等）加工工艺相结合后，精冲零件

已有可能在许多领域（如汽车、摩托车、电子工业等），取代以前由普冲、机加工、锻造、铸造

和粉末冶金加工的零件，因而发挥其巨大的技术优势和经济效益。

2、精冲分类

各种不同的精冲方法，按其工艺方式，主要分类如下：

 

二．精冲工艺设计基本方法：

3、精冲工艺原理

3.1 普冲与精冲的区别

我们常说的精冲，指的是强力压板精冲(见图1)。PR－齿圈力、PS－冲裁力、PG －反压力。强

力压板精冲的基本原理是在专用压力机上，借助特殊结构模具，在强力作用下，使材料产生塑性

—剪切变形，从而得到优质精冲件。

3.2 精冲工艺特点

 

3.3 模具工作原理

精冲机是实现精冲工艺的专用设备。如图2 所示，精冲时精冲机上有三种力（PS、PR、PG）作

用于模具上。冲裁开始前通过齿圈力PR，经剪切线外的导板（6），使V 形齿圈（8）压入材料并

压紧在凹模上，从而在V 形齿圈的内面产生横向侧压力，以阻止材料在剪切区内撕裂和在剪切区

外金属的横向流动。同时反压力PG又在剪切线内由顶件器（4）将材料压紧在凸模上，并在压紧状

态中，在冲裁力PS作用下进行冲裁。剪切区内的金属处三向压应力状态，从而提高了材料的塑性。

此时，材料就沿着凹模刃口形状，呈纯剪切的形式冲裁零件。

冲裁结束后，PR 和PG压力释放，模具开启，由退料力PRA和顶件力PGA分别将零件和废料顶出。

并用压缩空气将其吹除。

 

1.凸凹模; 2.凹模; 3.冲孔凸模; 4.顶件器; 5.推杆; 6.导板;7.顶杆; 8.齿圈; 9.精冲材料; 10.

精冲零件; 11.内形废料;

PS—冲裁力; PR—齿圈力; PG—反压力;PRA—卸料力; PGA—顶件力; SP—冲裁间隙

3.4、精冲工作过程（见图3）

a） 模具开启，送入材料；

b） 模具闭合，在刃口（冲裁线）内外的材料利用齿圈力和反压力压紧；

c） 用冲裁力PS 冲裁材料，压紧力PR和PG全过程有效压紧；

d） 滑块行程结束，冲件在凹模内，内孔废料冲入落料凸模中；

e） 齿圈力PR 和反压力PG卸除，模具开启；

f） 在施加齿圈力的位置，此时作用为：顶出内孔废料和卸除冲压搭边的卸料力PRA；

g） 在施加反压力的位置，此时作用为：从凹模中顶冲件的顶件力PGA。材料开始送进；

h） 吹卸或清除精冲件和内孔废料。材料送进完成。

PR—齿圈力PG—反压力PS—冲裁力PRA—卸料力PGA—顶件力

1—压板2—凹模3—冲裁（落料）凸模4—顶件器5—精冲材料6—精冲零件7—冲内孔废料

 

 

精冲零件

1.精冲零件的工艺性

精冲零件的工艺性，主要指保证零件的技术和使用要求，并在一定的批生产条件下，在制

造上应Zui简单、Zui经济。而影响它的主要因素有：

（1） 零件结构的工艺性；

（2） 零件尺寸公差和形位公差；

（3） 材料性能和厚度；

（4） 冲裁面质量；

（5） 模具设计、制造质量及寿命；

（6） 精冲机的选择等。

精冲零件结构的工艺性，是指构成零件几何形状的结构单元，它包括：Zui小圆角半径、孔

径、壁厚、环宽、槽宽、冲齿模数等的确定尤为重要。

图1 所示，可供选择精冲零件结构参数的极限值。它们都小于普冲零件。这是由精冲原理

决定的。然而，合理的零件结构参数，有利于提高产品质量，降低生产成本。

2.精冲零件的难度等级

根据零件几何形状及其结构单元，在图1 各图中划分为S1、S2和S3三级。

S1—简单的，适于精冲材料抗剪强度Ks=700N/mm2

S2—中等的，适于精冲材料抗剪强度Ks=530N/mm2

S3—复杂的，适于精冲材料抗剪强度Ks=430N/mm2

在S3 以下的范围，不适宜精冲，或者要采用特别措施。使用S3的范围时，其条件是冲裁元

件要用高速钢制造，且精冲材料抗拉强度δb≤600 N/mm2（抗剪强度Ks≤430N/mm2）。

 

例：图1 中开关凸轮，材料为Cr15（球化），Ks=420N/mm2，确定其难度等级。

·孔径d＝4.1mm S1

·搭边b＝3.5mm S3

·齿模数m＝2.25mm S2

·圆角半径Ra＝0.75mm S1/S2

此零件Zui大难度是搭边b，故总难度为S3，可以精冲。

3.精冲零件的技术要求

3.1 尺寸公差

精冲零件的尺寸公差，取决于：零件形状、模具制造质量、材料厚度及性能、润滑剂和压

力机调整等因素。可由表1 中选取。

3.2 平面度公差

精冲零件的平面度是指零件平面的挠度（见图2），其值为：

f＝h－s

由于精冲材料是在压紧状态下进行的，故精冲件具有较好的平面度。而这种平面度随零件

尺寸、形状、材料厚度及机械性能等不同而有所差别。

一般来说，1）、厚料比薄料零件平直；2）、低强度材料比高强度材料平直；3）、压边力

大比压边力小的平直。在凸模侧的材料表面总是中凹的，凹模侧总是中凸的。但如果零件还需

要压印、压痕、切口、弯形等工序或用连续模冲裁，由于在零件上产生局部的变形或冲裁方向

不同，致使平面度有较大的波动范围。但无论如何，精冲件总是要比普通冲压件的平面度好的

多。图3 是在100mm 距离上测定的一般直线度。

 

 

图1 精冲零件几何单元及难度等级

A—孔径；B—槽宽、搭边；C—齿模数；D—圆角半径。

 

 

3.3 垂直度公差

精冲零件的冲裁面与基面成一定的角度公差（倒锥），谓之不垂直度。它与料厚及其性能、

冲裁刃口状态、模具刚度、压力机的调整等有关。一般料厚为1mm 时，不垂直度为0.0026mm，

若料厚为10mm，则毛刺侧比塌角大0.052mm。图4 为料厚与不垂直度的关系。

 

图2 零件平面图

 

3.4 冲裁面质量

冲裁面是精冲零件质量高低的主要标志。它与材料种类、性能、金相组织、模具质量和刃

口状况、润滑剂及压力机调整等因素有关。冲裁面的结构组成包括：光洁面、撕裂面、塌角面

和毛刺面。冲裁面状况的表示方法和意义如图5 所示，其质量特征表现为三个方面。

图5 冲裁面的表示方法

图中：S—材料厚度；h—断裂时，Zui小光洁面部分占材料厚度S 的百分比（%）；l—鱼鳞

状断裂时，Zui小光洁面部分占材料厚度S 的百分比（%）；b—Zui大允许的鱼鳞状断裂宽度，b 的

总和不大于相关轮廓的10%；t—允许的断裂深度为1.5%S；e—毛刺高度（mm）；c—塌角宽度为30%S（Zui大）；d—塌角深度为20%S（Zui大）（齿形件时为30%S）；E—撕裂带的Zui大宽度。

（1） 冲裁面粗糙度

冲裁面的光洁程度，在冲裁方向和沿周边便于不同位置是有差别的。即塌角侧优于毛刺侧。

冲裁面的粗糙度用算术平均值aR 表示。其值一般Ra＝0.2～3.6，共分为六个等级（见表2），

测量方向——垂直于冲裁方向；测量位置——在冲裁面的中部（见图6a）。冲裁面的粗糙度与

材料抗拉强度的关系如图6b 所示。

图6 冲裁面粗糙度与抗拉强度的关系

（2） 冲裁面完好率

精冲零件冲裁面完好率分为五个等级（见表3）。

（3） 冲裁面撕裂等级

精冲零件冲裁面撕裂等级分为四个级别（见表4）。

（4） 冲裁面质量的表示方法和意义

如图7 所示为冲裁面质量特征的表示方法和意义。

 

图7 冲裁面长度表示实例

例中，冲裁面粗糙度Ra＝2.4μm；完好率h＝90%S；l＝75%S；撕裂级别为2。

 

图8 求塌角值tE 和bE

 

4.精冲零件的塌角

塌角系指精冲零件内、外廓平面与光洁面交界处的不规则外凸曲线的下陷塑性变形（见图

8）。塌角的大小与料厚、材质、零件形状、反压力及齿圈高度等有关。

塌角的计算方法可参看图8 选取。一般tE≈（5～10）S，bE≈（5～10）tE。

5.精冲零件的毛刺

毛刺系指精冲零件冲裁面端部上的不规则突起。其大小与材料种类、间隙、模具刃口状况、

凸模进入凹模深度及冲裁次数等有关。

精冲时产生的毛刺，不是切削毛刺而是挤压毛刺。判断毛刺的大小，不仅是毛刺高度，而

且还有毛刺根部的厚度。

根据VDI3345 标准，当模具刃口锋利时，只产生薄毛刺，e＝0.01～0.08mm；当模具刃口变

钝时，产生厚毛刺，e＝0.1～0.3mm（见图9）。

 

 

图9 精冲毛刺高度

设计原则

 

精冲工艺设计的基小原则为：

(1)确保产品质量和功能要求。

(2)尽可能用先进工艺技术和新技术成果。

(3)根据生产条件确定批量，选择生产效率较高的。

(4)缩短生产周期，降低生产成小。

(5)注意安全生产及环境保护。

 

2．设计依据

工艺设计过程中，注意参考依据由：

(1)根据产品图，分析零件的功能、结构参数和技术条件。

(2)根据产品总装，了解零件的交接状态和协调要求。

(3)根据产品总产量和批量以及能提供的物质和技术条件。

(4)根据产品生产准备周期和生产周期，做好时问、设备、人员、装嵛、协作和效率等多项安排。

(5)根据多种经济和技术标准(资料) ，做好产品工艺成本核算。

3．设计内容

1) 分析精冲零件：

(1)零件结构的工艺性：

(2)零件精度的合理性：

(3)零件冲裁面的特性：

(4)零件材料的精冲性：

(5)零件技术准备的协调。

2) 制定Zui佳工艺方案：

(1)根据精冲零件图，进行一系列工艺计算，包括排样与搭边、压力中心、精冲力。

(2)绘制工艺排料图。

(3)提出初步工艺方案，包括工艺品质、工序数量、工步顺序、工序组合。(4)选择Zui佳工艺方案。

 

3) 设计精冲模：根据Zui佳工艺办案，进行精冲模设汁：

(1)选择精冲模种类及结构型式；

(2)排样及工艺计算(压力中心、冲压力及其他参数) ：

(3)绘制模具总图及丁作部分原理图；

(4)确定模具材料及热处理硬度；

(5)确定凸、凹 模涂层(TiN或TiCN) ；

(6)注明模具零部件技术条件。

4) 选择适合的精冲机：根据精冲工序性质、精冲、变形功、模具结构型式、闭合高度、轮廓尺寸及生产批量等因素，合理选择精冲机：类型及吨位；产能及负荷能力；使用要求；附属装置。

5) 编制工艺文件。

 

三．精冲工艺常见应用：

精冲工艺技术的发展，使其进入了各个工业领域，得到广泛的应用。对于要求Zui小尺寸公差、具有Zui小粗糙度的功能零件，可以广泛使用精冲零件。而对于有视觉要求的、很精细的表面零件，也可使用精冲零件。现今，精冲件的生产品种、尺寸形状、材料厚度和力学性能都有很大的提高。而且为了适应市场需求，生产的均衡性、质量可靠性和加工经济性更加突出。汽车工业是精冲技术推广应用的重中之重，一辆轿车精冲零件拥有量为40～200件，它占轿车冲压件的60～70%，如下图所示：

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