精冲基本知识

精冲概数

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：

3、精冲工艺原理

3.1 普冲与精冲的区别

我们常说的精冲，不是一般意义上的精冲（如整修、光洁冲裁和高速冲裁等），而是强力压板精冲(见图1)。P R－齿圈力、P S－冲裁力、P G －反压力。

强力压板精冲的基本原理是在专用（三向力）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

表1

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（P S、P R、P G）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P G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P S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，P R和P G压力释放，模具开启，由退料力P RA和顶件力P GA分别将零件和废料顶出。并用压缩空气将其吹除。

1.凸模;

2.凹模;

3.内形凸模;

4.顶件器;

5.顶杆;

6.导板;

7.压板;

8.齿圈;

9.精冲材料;

10.精冲零件; 11.内形废料;

P S—冲裁力; P R—齿圈力; P G—反压力;P RA—卸料力; P GA—顶件力; S P—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P S冲裁材料，压紧力P R和P G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P R和反压力P G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P RA；

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P GA。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P G—反压力P S—冲裁力P RA—卸料力P GA—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

精冲模设计简介

有关精冲模设计，已经在出版的“简明精冲手册”以及国内外有关的技术文献中都有详细介绍。

这里仅仅是一个设计提纲供大家参考。让我们互相学习，共同交流，为精冲技术的发展而努力。下面仅以固定凸模式模具为例，说明在设计各主要元件，应注意的问题。

1、精冲机吨位选择

精冲件所需总压力：

FT=FS+FG+FR

FS—冲裁力，FG—反顶力FR—齿圈力

但当前随着新产品不断日新月异，生产技术要求精冲件有很多压印或挤压工艺，如何考虑压印或挤压力。

一般，挤压压力与挤压面积、挤压深度和材料变形程度等因素有关。

挤压力经验公式

FP=A×f×Rm×（1+hp/s）

A—压印的投形面积

f—抗拉强度系数

Rm—抗拉强度

hp—压印深度

S—材料厚度

在使用上述公式计算挤压力FP时发现，当材料的变形程度＞20%时，所得挤压力与实际所需相差很大。如图所示，直径26mm，料厚7mm，挤压深度3.5mm材料AiSiC1008时。

其计算值为：

F P≈40T

而实际挤压力F P≈110T

因此，当有挤压工序的工件，在考虑所需挤压力时，根据材料的相对变形程度，（当∑＞20%时），对该公式作必要的修正。

F P=A×F×E×R M×（1+H P S）

E—相对变形程度E的系数。2、精冲模架选择

在工作中固定凸模式模架有双导柱和四导柱两种模架。

2.1 双导柱模架选择

2.1.1 工件几何形状为全对称，或变曲对称。

2.1.2 工件有效工作直径在50~60的范围内。

2.1.3 材料厚度至8MM以下。

2.1.4 各限之间偏裁不大于25%的非对称件。

2.1.5 工件为板小件，工步以2—3步的连续模

2.2 四导柱模架选择

除采用双导柱模架条件以外的情况均采用四导柱模架。

至于凹模板，固定板，齿圈板，垫板等零件都已标准化。凸模也有固定的形式。3、传力杆传力杆至精冲模中的作用是传递各项压力，必要时需进行许可页截计算。

P=F D

P—传力杆许可页荷

D—传力杆直径

—单位面积上的许可截

3.1 下传力杆

3.1.1 下传力分布

下传力捍的分布，应以最大可能达到对称，均衡要求。

3.1.2 下传力杆直径，在顶件的空间允许的情况下直径越来越好，不宜采用，直径3MM的顶杆。如果此处必须设置顶杆，应作技术处理（如异形杆）。

3.1.3 由于FELNTOOL、SCHMID，精冲模架结构的特点，采用该模架，设计挤压工件时，必须设计支承杆（见图2），支承杆的放置，应在挤压位置的中心。以保证挤压厚度尺寸的精度。

3.2 上传力杆

3.2.1 上传力杆分布

上传力杆的分布，同样应以对称，均衡原则进行布置。

3.2.2 上传力杆直径力求相同

3.2.3 上传力杆的位置，尽可以地接近主凸模外廓，其距离为1～2。

3.2.4 上支承杆设计同下传力杆要求一样。4、平衡杆

在连续模冲裁过程中，一般情况下各工步向下移动的行程高度是不同的，各外传力杆下移高度也不同。

由此造成承压圈内的承压块受力不均，承压块产生倾斜。另外第一次冲裁时，使齿圈板受力不均，造成小凸模断裂。故至连续模中平衡杆的设立是不可缺少的。

4.1 平衡杆设计

平衡杆应对称分布一般可采用2根，当工件步距较大或多工位连续模应采用4根平衡杆。它的位置应在条料宽度以外，一般最小距离为2MM，有挤压工步的最小距离为5MM。

4.2 平衡杆高度4H（见图3）

4H=（V U+S-F）

V U—顶件的凹模平面尺寸

S—条料最小厚度

F—系数（见简明精冲手册）

4．2下平衡杆结构

结构形式见图3 5、闭锁销

至连续模冲裁过程中，有较大的模向力，为防止上下偏移，保证凸，凹模间隙，闭锁销的设计，也是不可缺少的。

5.1 闭锁销的设计

一般情况下采用对称均匀分布。放置在条料两侧，但当闭锁销挡体工件或废料排出时，也可将它设计在条料一侧（即操作员侧）

5.2 闭锁销有效长度L2（见图4）

L2=S+10+×+Y

S—条料厚度X Y—闭锁销侧角尺寸6、平衡块（或齿圈保护）

连续模在条料的开头或末尾，为使齿圈板不致倾斜，必须设置平衡块。在有齿圈时，它同时可以防止齿圈与凹模或上，下齿圈在合模时相撞，造成损坏。（见图5）

6.1 平衡块高度Amax

平衡块为一组四件，其形状可作成元柱形或方柱形。设置成对称分布。

Amax=Smin-（0.002-0.005）

Smin—材料最小厚度

6.2 平衡块高度AMAX的控制

由公式可知，Amax一定要比条料最小厚度小。

由于每批条料的厚度变化，平衡块高度（Amax）至试模时往往需要修磨，以达到上述要求。为了拆装方便应将平衡块的紧固螺钉，设计在齿圈板下方，以便试模时，在机床上好装卸。

7、异正销

7.1 异正销设计

异正销直径的大小与冲裁料厚有关，异正销的配合。

D2×5，Dmin=5mm

S—料厚

7.2 异正销的凸模与凹模冲裁间隙

异正销的孔无需精冲，在冲其孔时其间隙值可取普通冲裁，双向间隙选取：

Z=2（0.01S）

7.3 异正销配合孔外倒角

由于异正销孔的冲裁使用普通间隙，这时产生的毛刺很多，至连续冲裁中毛刺被压平，往往卡在异正销上，出现退料困难，的条料会被拉弯。为了毛刺不被挤压，异正销配合孔端应倒角。8、导料销

材料异料销的配合要求（见图7）

这里需要提示：材料异料销与齿圈板配合精度不可忽视，间隙超过0.2mm以来，条料在送料时会产生很大的偏斜，搭边变化很大，造成工件局部断面质量恶化。9、弹簧顶销