精冲技术的前景

　　精冲是一个能在一次单工步的行程中加工出零件整个厚度是光滑剪切面的加工方法，而普通冲裁得到的是零件厚度方向剪切面和撕裂面两个面，并且普通冲裁时由于弯矩存在导致零件弯曲大。如果对于零件剪切面有特别要求，普通冲裁一般不能满足需要，因此至少还得增加一道或两道工序。从最优化生产来看，这不是最佳的方法。

　　鉴于这个原因，在1920或1950后出现了各种新的能获得光滑剪切面和高精度的冲裁工艺。所有这些工艺都可以以精剪简称，后来命名为精密剪切。今天称之为精冲的工艺事实上仅仅指SCHIESS从1915到1925发明的并应用于工业的带环形齿的工艺。图1表明了该工艺的结构并清楚指出环形齿压板和反压板。冲压时环形齿首先压入距剪切面一定距离的材料中，以使整个精冲过程中压应力叠加在精冲过程所出现的法向应力上。从而形成高压应力区，塑性流动极限比断裂极限较早到达，这一现象避免了裂纹产生，BRIDGMAN的工作证明了这种解释，他指出通过增加静水压力，可以得到完全光滑的剪切面。在精冲时反压板防止了板料的弯曲变形。

　　KIENZLE和MEYER发明的精冲方法：用锥形圈压板取代通常用的平压板在精冲时与坯料完全接触。然而，没有得到该方法的工业应用的报道。

　　带有环形齿压板的精冲方法最先应用于办公机械和仪表工业，那时的精冲板厚从1到3mm。同时其应用范围逐步扩大到汽车零部件、链环、轮缘等零件，成功的实现厚度达到16mm板料的精冲。其尺寸精度能达到IT9与IT6之间，同时，一般来说，出现了精冲工艺与其它成形工艺如挤压、压印、弯曲工艺的复合的趋势。这种复合工艺使得具有不同形状要素的一个零件得以一次性成形。精冲工艺和挤压工艺或精冲和压印工艺相结合的复合工艺一次性生产的典型零件。当精冲冷轧钢板板厚达到16mm时，精冲工艺就模具锻造已经进入了浅凹形工件的工艺范围了。

　　封闭轮廓的凸凹模间隙(约为板厚的0.5% ) 对于精冲是相当重要的，并且模具工作零件要求高精度的加工。目前这种精确加工可以用成形磨削和电火花腐蚀得以实现，成形磨削自然要求模具为镶拼结构，并且具有高预应力的模座将其组合。当我们提及成形磨削时，有光电轮控制的磨削就会随着日益多地作为补偿轮的磨损。当结合坐标仪加工轮廓形状时，该设备不受操作者影响，具有高度的独立性。

　　提及电火花腐蚀时，数字控制的线切割得到了快速的认可。它使快速生产高精度的复杂模具得以实现。环形齿板可以用铣削或电腐蚀的方法加工。

　　通过上述方法的运用，便可生产级进复合精冲模具,这使得把这些设备和先前提及的其它成形方法相结合普及更容易推广。

　　对于精冲来说除了模具以外，用于精冲的材料也是相当重要的，下列材料可以用于精冲：铝、铝合金、铜、铜含量超过63％的黄铜、非合金化钢、表面渗碳钢、低合金热处理钢如铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。能用于精冲成形的钢材如图4所示，研究表明材料的结构决定材料的特性，最适合精冲的材料是球状渗碳体结构。这种结构类型的钢可用一定的热处理方法获得。一般来说，零件几何形状越复杂，材料含碳量越高的就越有必要把原材料的片状珠光体结构转变成球状渗碳体结构。基于上述研究的结果，使含碳量达1.2％的钢用于精冲也变成了可能，其强度能达到650 N/m㎡ 的极限抗拉强度。

　　然而，昂贵的热处理用在只有特速要求的重要场合，对于渗碳体含量超过80％的材料，其额外费用是不可低估的，精冲100％渗碳体含量的材料的成本如此之高以至于适宜精冲的最佳结构因为低寿命不得不放弃，而且也不能获得高的表面质量，发展高强度低合金精细钢用于精冲便有了很大的前景。

　　热轧钢和冷轧钢的极限抗拉强度范围是650～850 N/m㎡，如此高的极限抗拉强度和弹性极限不是含碳量造成的而是由含量一定的Mn、Al、Ti合金元素造成的，这种类型的精细钢可用于精冲而且没有撕裂和毛刺。

　　虽然用单动压力机可以实现厚度1.5mm板料的精冲，但精冲往往用的是三动压力机，它可以产生精冲力、环形齿圈压力和反压力。除了带有液压夹紧装置的机械肘杆式压力机外，还使用全液压精冲机。普通冲裁过程和精冲过程中的力能特性也不相同，普通冲裁时只要裂纹一出现其力突然减小，而精冲时其力是连续变化。

　　1400Mp吨位的精冲机已经投入生产，2500Mp吨位的精冲机也已经设计完成。

　　因为精冲工艺要求速度较低，所以精冲机工作较普通压力机运行慢。精冲在工作过程中没有撕裂，所以比普通压力机工作时的噪音低。如果用气动排出工件来获得最佳的行程率，那么精冲机精冲时噪音低的优点将会受影响。气动排出工件时噪音超过100dB(A)，但只要把工作区屏蔽后噪音将减低到15～20 dB(A)，而且花费也不高。虽然机械式排出装置也能消除噪音问题，但是每分钟行程率对它有一定限制。

　　精冲的优点是能获得光洁的剪切面和高的尺寸精度，为了实现该优点就要开展专业模具设计能力和适合精冲的材料研究。由于精冲工艺具有的潜能，精冲应用范围逐步扩大。其发展集中在适合精冲的材料研究、模具优化、设备优化和设备自动化方面。在这些方面将会出现巨大的进步，运用范围会越来越大。就精冲件尺寸来说，好像是没有限制的，只要压力机吨位足够就行了。

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