無塌角精沖技術及其應用

文/鐘劍波·嘉興和新精沖科技有限公司

無塌角精沖技術及其應用

文/鐘劍波·嘉興和新精沖科技有限公司

鐘劍波，和新精沖工程部技術總監(jiān)，主要負責公司電腦硬盤零件及汽車門鎖、座椅零件、變速箱零件的模具設計。主持研發(fā)無塌角精沖、厚板精沖、高速精沖、無毛邊精沖等技術項目，擁有實用型專利6項。

塌角的形成及影響因素

塌角是材料進入凹模時凹模刃口附近的材料發(fā)生塑性變形及金屬流動而產生塌陷的結果，剪切過程中塌角的形成如圖1所示。塌角大小的測量參數(shù)有塌角高度和塌角寬度（圖2）。

影響塌角大小的因素很多，主要取決于：

⑴零件條件，包括零件的幾何形狀、角度和圓角半徑大小。

⑵材料條件，包括材料厚度、種類、強度、紋理走向和金相組織。剪切線平行于材料軋制方向上的塌角高度，要比垂直方向的大。厚板精沖的塌角高度比薄板大。圖3所示為材料厚度與塌角高度、角度的關系。

圖1 塌角的形成

圖2 塌角構成示意圖及塌角高度和寬度

⑶模具條件，包括模具刃口圓角、齒圈作用、壓板類型等。

⑷設備調試條件，包括壓邊力、反壓力及壓板結構。壓邊力越大，塌角高度越小（圖1）；反壓力越大，塌角高度越大。平面壓板的塌角高度大，其值與壓邊力無關。帶齒圈壓板的塌角高度較平面壓板塌角小。

圖3 材料厚度與塌角高度、角度的關系

塌角特點介紹

一般精沖過程塌角是無法避免的，但是針對目前市場上的很多精沖零件，均需要塌角小或者無塌角，有一部分是截面需要嚙合，如門鎖、安全扣零件，座椅調角器及調高齒板，手剎等；有一部分是表面需要貼合的，防止漏油及漏氣等，如配油盤、泵蓋、液壓馬達等密封件，表面無塌角及平面度需要在0.05mm以下，精沖加工時需要將塌角控制在一定范圍再進行研磨，這樣可以節(jié)約材料與研磨成本。早期同等條件下，在精沖產品塌角技術沒有攻破前，成形工藝基本是，沖壓后再進行研磨或線割等其他輔助工藝實現(xiàn)最終產品，這就增加了至少20%的成本。由于市場競爭激烈，對成本管制越來越嚴格，所以需要優(yōu)化工藝將塌角控制在一定范圍內，才能滿足市場需求。

無塌角精沖技術的優(yōu)勢及應用

無塌角精沖技術的優(yōu)勢

同樣厚度的產品，無塌角精沖產品強度比正常精沖產品強度高出10%～ 30%；無塌角精沖產品通過簡單的后處理方式，如去除毛刺、熱處理等工序，就可以直接裝配使用，省略機加工及原材料成本。

無塌角產品在汽車領域的應用

⑴齒輪傳動部件無塌角精沖（圖4）。采用精沖復合模對向沖壓完成的精沖件，用于汽車某傳動機構。通過無塌角技術，齒輪精度可以達到7級，并且為全光亮帶及高附加值產品。而傳統(tǒng)加工方式通過預留材料厚度，再進行后續(xù)研磨加工，保證零件該有的強度。

圖4 無塌角齒輪

⑵細齒無塌角沖壓。采用傳統(tǒng)工藝加工汽車座椅調角器細齒傳動零件的技術難點是：零件齒輪模數(shù)小于0.5mm，齒部較細。圖5所示是正常沖壓方式完成的細齒齒輪與無塌角精沖方式完成細齒齒輪對比，經過對比發(fā)現(xiàn)，無塌角沖壓完成的產品強度更高。在不增加齒輪厚度的情況下，實現(xiàn)無塌角精沖，滿足使用需求。

圖5 細齒齒輪的兩種沖壓方式對比

⑶汽車門鎖精沖件（圖6）。門鎖是涉及到安全等級較高的零部件，對零件的嚙合部位的要求比較高。門鎖精沖件后工序較多，過程控制有一定的難度，例如去毛刺時間延長，或方法不對，都會導致塌角過大（圖6a）。

圖6 汽車門鎖精沖件

⑷手剎鎖止牙精沖件（圖7）。當鎖止牙精沖件與齒板嚙合后，產品厚度為4.5mm，接觸斷面需要在4.4mm以上才能滿足使用要求，頭部角度57°，R角為0.5mm，且頭部過長，精沖塌角控制相對較難。

圖7 手剎鎖止牙精沖件

圖8 所示為鎖止牙精沖零件無塌角料條工藝，分三個工序：切邊→修邊→沖孔下外形。生產過程中需注意：①排料時考慮提高材料使用率，注意沖壓側向力；②由于留料部分在下一個工序能夠完全被剪切掉，留料需要注意尺寸；③控制剪切間隙，確保沖裁面光亮帶。

圖8 鎖止牙精沖零件無塌角料條工藝

結束語

隨著工業(yè)的發(fā)展，精沖件需求越來越多，無塌角零件的使用也越來越廣，鑒于目前市場競爭狀況，降低成本及提高性能的雙重標準，要求精沖件需要通過簡單的后工序處理方式就可以直接裝配使用，致使了無塌角沖壓技術發(fā)展的必要性。