国内外精密冲裁技术进展综述

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1、- 0 - 北京电子科技职业学院 先进制造技术（论文） 题目：国内外精密冲栽技术最新进展综述 院系:机械工程学院（机械系) 班级：11 机制 2 班 专业：机械制造与自动化 姓名: 他福伟 指导教师：龚老师 日期：2013 年 10 月 14 日 - 1 - 国内外精密冲裁技术最新进展综述国内外精密冲裁技术最新进展综述 摘要摘要: :通过对先进制造技术课程地理论学习以及查阅精密冲栽技术相通过对先进制造技术课程地理论学习以及查阅精密冲栽技术相 关资料关资料, ,分析机械制造领域中精密冲栽技术地广泛应用分析机械制造领域中精密冲栽技术地广泛应用. .并且它在国内并且它在国内 和国外地发展现状及最新进

2、展地综述和国外地发展现状及最新进展地综述. .矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关关键键词词 : : 先先 进进制制造造技技术术； 机机械械制制造造 ；精密冲栽精密冲栽. - 2 - 定义： 精密冲裁是一种先进地精密成形塑性加工技术,它是在普冲 地基础上发展起来地一种精密冲压加工工艺.它是通过精冲模具, 在专用压力机或改装地通用压力机上,使板料在三向压应力状态 下沿着所需要轮廓进行纯剪挤分离,能得到断面光洁、垂直、平 整度好、精度高地板状精密轮廓零件.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 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、

3、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地零件,因而发挥其巨大地 技术优势和经济效益.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 发展背景： 精冲技术地起源,要追溯到 1914 年以来工业生产地发展.1923 年 3 月 9 日,德国人 F.SCHIESS 首先取得了精冲技术地专利权.酽锕 极額閉镇桧猪訣锥。 专利题目：金属零件液压冲裁装置专利号：371004（见图 1）. 1922 年生产出世界上第一个精冲零件（见图 1）. - 3 - 图 1 1924 年 F.Schiess 在瑞士 Lichtensteig 建立了世界上第一个精 冲工厂.然而,精冲技术从发明到现在已经 83

4、年了.他走着一条漫 长而曲折地历史发展道路,大致可分为：彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 （1 1）秘密期：）秘密期：（19231956）年,主要在钟表、打字机、纺 织机械工业领域. （2 2）普及期：）普及期：（19571979）年,主要在机械、仪器仪表、 照相机、电子、小五金、家电等工业领域. （3 3）发展期：）发展期：1980 年至今,主要进入汽车、摩托车和计算 机工业领域. 这段时间,ESSA、 Feintool、Schmid、SMG、Osterwalder 等 功不可灭.特别是 Fritz Bsch 先生领导下地 Feintool,在精冲工 艺和模具地研发上,更是一路领先,对世界精冲事业作出

5、了很大地 贡献.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 精冲现状： 1 1、强力压边精冲、强力压边精冲 众所周知,精冲技术是在普冲基础上发展起来地先进工艺方 法.今天我们所说地精冲是强力压边精冲,它地工艺原理是：在三 动压力机上,借助特殊结构地精冲模,在强力作用下,使材料产生 塑性剪切变形,从而得到优质地精冲零件.它地出现,从根本 上改变了金属材料加工工艺链.因此,精冲决不是一种替代加工工 艺方法,而是一种高质量、高效率、高附加值地加工工艺.（见图 - 4 - 2）厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 图 2精冲工艺原理 =冲裁力；齿圈力；反压力. S P R P G P 1凹模；2压板；3凸模；4顶件器. 2 2、世界精

6、冲市场快速扩展、世界精冲市场快速扩展 近 25 年来,强力压边精冲技术发展很快,主要表现在： (1)(1) 全世界约 45 个国家,360 多个公司采用了精冲技术. (2)(2) 精冲机：精冲机：约(36004000)台. (3)(3) 精冲件：精冲件：约 10000 种. (4)(4) 精冲模：精冲模：72%采用连续精冲模. (5)(5) 精冲工艺：精冲工艺：向着复合成形工艺发展. - 5 - 3 3、中国精冲市场稳步前进、中国精冲市场稳步前进 1976 年中国与 feintool 公司开始精冲技术地交流,feintool 公司第一次向我国提供了精冲技术培训资料,开创了我国引进精 冲机地历史

7、.20 世纪 90 年代精冲技术开始在汽车行业推广应用. 1994 年联合国援建我国地精冲技术服务中心.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 中国精冲市场现状: 国内地精冲技术应用正处于快速发展地阶段,据国家产业 技术政策,该技术是国家重点支持地高新技术及产业化发展方 向,因此在相当长地一段时期,精冲技术行业均能得到国家政策地 扶持.目前,精冲技术已从最初地手表、照相机行业逐渐扩大到机 械制造业.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 引进国外精冲技术: 我国在 1985 年和 1992 年引进过 Feintool 地精冲硬软件,并 进行了人员培训,基本熟悉和掌握精冲工艺原理、模具设计与制 造、精冲生产过程.籟丛妈羥为贍偾

8、蛏练淨。 如图 3 所示为中国精冲市场状况： (1)(1) 精冲市场分布：精冲市场分布：中国精冲分布在 1616 个省市 5353 企业,不 包括其他形式地精冲专业厂. (2)(2) 精冲机拥有量：精冲机拥有量：进口：8080 台,国产：10101515 台(不包括 液压模架). (3)(3) 精冲件：精冲件：生产约 3500400035004000 种. (4)(4) 精冲模：精冲模：在设计与制造上已初具水平. - 6 - 图 3 中国精冲市场状况 精冲地发展： 精冲工艺技术及设备、模具地研制在我国已经起步,其应用 范围也扩展到汽车、摩托车、工量具、工程机械等领域并取得可 喜成果和效益.零件

9、地冲裁厚度也从 4mm 增加到 8mm 金属材料从 有色金属冲裁扩展到黑色金属地冲裁（钢材主要是容易冷挤压成 形地低碳钢、低合金钢和不锈钢,冲裁厚度以 12mm 以下为宜；有 色合金主要是铝合金和铜合金,冲裁厚度以 18mm 以下为宜；也有 一些中碳钢和高冲裁厚度以 以下为宜；也有一些中碳钢和高碳 钢可在球化处理后用于精冲生产；随着模具材料及处理方法地发 展以及被冲板材球化处理工艺地进一步完善与普及,一些较硬地 高碳钢和高合金钢以及其他低韧性地材料诸如镍基或钴基合金材 料等也会用于生产精冲零件.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 精冲技术发展地历史是断续前进地.近 25 年地发展才是连续 而急剧地,从而出

10、现了美好地前景,目前已能精冲强度高达 700Mpa 地合金工具钢、高碳钢、轴承钢等材料.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 当前,精冲技术地发展主要表现在下述几方面： 1 1、工艺倾向、工艺倾向 1 1）工件结构地工艺性）工件结构地工艺性 - 7 - （1）从简单平面件到复杂立体件为主流,在满足产品功能要 求地同时,寻求精冲件结构合理化.特别是铸、锻、粉末冶金及机 加工件向精冲件转化（见图 4）.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 图 4 （2）精冲材料地工艺范围正不断扩大. .料厚：（0.122）mm；特别是中厚板（612）mm. .机械性能：900 , 甚至=1370 . B 2 mmN B 2 mmN .种类：

11、除常用精冲材料外,还可冲制钛合金钢、不锈钢, 电磁钢,双金属材料等； （3）精冲件结构参数地评定,应参照德国工程师协会标准 VDI3345； 2 2）FFSFFS（Fineblanking-Forming-StampingFineblanking-Forming-Stamping）复合成形工艺）复合成形工艺 地出现地出现 由于平面零件向三维零件发展,与弯曲、拉深、翻边、沉孔、 - 8 - 半冲孔、压扁等成形相结合,产生连续复合成形工艺.从而使精冲 工艺有了更广阔发展前景（见图 5）.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 图 5 3 3）冷锻、摆辗工艺与精冲相结合）冷锻、摆辗工艺与精冲相结合,(,(见图见图

12、6)6) 图 6 2 2、模具倾向、模具倾向 - 9 - 1 1）模具结构）模具结构 （1）固定凸模式模具（80%）较活动凸模式模具（20%）多 4 倍左右. （2）广泛使用连续复合模（72%）,实现工件多工位复合成 形加工,以减少冲次和提高效率,还有“纵向级进”复合成形模.贓 熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 （3）大力发展适应生产自动化,成组作业地模具,如传送模 （见图 7）. 图 7 （4）智能化模具：在分析零件中具有风险地几何单元,使之 成为在压力机上不卸下模具时,能快速更换地元件和组件（见图 8）.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 （5）建立模具设计数据库、模具零件标准库和标准模架库. （6）从模具设计

13、CAD 系统向 CAD/CAM/CAE 系统地集成发展. - 10 - 图 8 2 2）模具材料）模具材料 模具材料影响模具寿命和生产率.故选材时,应充分考虑下列 因素： （1）模具工作零件地受力状态压应力、拉应力、弯曲 应力、0.2 屈服极限、冲击刃性,耐磨性和稳定性. （2）模具工作零件与被冲材料地硬度和厚度相适应.例如： 当 s4mm, =500 时,凸模材料为合金钢 165Cr B 2 mmN MoV12. X220Cr VMo13.4（PV）.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 当 s4mm,500 时,凸模材料为高速钢 S6-5-2, B 2 mmN ASP23, CPM9V. 当工件批量大,

14、且 s1mm,700 时, 凹凸模材料为 B 2 mmN 硬质合金 GT30. . （3）模具材料地热处理工艺 3 3）模具制造）模具制造 （1）采用高精度、高效设备和测试仪器.为高精度电加工机 - 11 - 床、坐标磨床、三坐标测量机等. （2）采用真空热处理工艺. （3）采用特殊处理工艺：镀 TIN 或 TIALN 和超低温处理 （180 200 ）C C 3 3、设备倾向、设备倾向 1 1）结构型式）结构型式 框架结构.组合结构（二段式、三段式）. FTL增强型（HFA plus）和双连杆长台面 HLT1250 型,（见 图 9）. Schmid-X-TRA SERIES 型 Mori-

15、FB250B 加长导轨型 图 9 HD-高压泵；ND-低压蓄能器；EN-快速行程缸；RZ-齿圈缸； ZH-辅助缸；HJ-油回路；GH-反压缸；HZ-主缸；AZ-平衡缸. - 12 - 2 2）传动方式）传动方式 以液压传动为主,机械传动少,下传动多于上传动.现在除三 动精冲机外,更多地出现五动、七动精冲机,以满足不同地工艺要 求.買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 3 3）设备性能）设备性能 （1）向大吨位（400800）t 和 CNC 化、高速化方向发展. 冲裁速度探测速度均在 70mm/s,闭合与回程速度均为 200 mm/s, 行程次数（70100）n/min.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 （2）噪音小,

16、耗能低,安全可靠性. 4 4） 成套机组成套机组 （1）开卷校平送料润滑冲裁切废料另件分选 组装传输. （2）精冲自动生产线上,在线检测功能,对不合格品作出及 时地处理. 5 5）重视外围设备：）重视外围设备：校平机、去毛刺机. 4 4、使用倾向、使用倾向 1 1）使用条件）使用条件 精冲技术应用地基本条件是： （1）具有适合精冲工艺特点地产品零件； （2）具有相应地生产条件精冲模具、精冲机床、精冲 材料和精冲润滑剂等； （3）具有一定地生产批量； （4）具有对精冲技术地认识能力； - 13 - （5）具有一支素质较高地技术队伍. 2 2）使用范围）使用范围 从世界工艺领域地发展来看,不能也不可能回避精冲技术.因 为它在零件加工经济性方面,展示了工艺流程地合理性,它首先应 在汽摩和电子行业大力推广.因为它们生产规模大,批量大,需要 精冲设备数量多.驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5 5、管理倾向、管理倾向 主要表现在