精密沖壓技術的應用與發展趨勢

文/牛連革，李雙來，郭孟強，黃佳恒·廣東瑞輝智能科技有限公司

精密沖壓技術是在普通沖壓工藝上發展起來的沖壓工藝，它是通過提高沖床和模具的導向精度、減小凸凹模的配合間隙、增加反向頂出壓力和V 形環壓邊圈壓力等工藝措施，在強烈的三向壓應力狀態下，實現精密沖壓，或精密沖壓與其他復合成形工藝相結合，獲得比普通沖壓尺寸與表面粗糙度更高的精密沖壓件。

隨著“中國制造2025”的到來，通訊、汽車、設備、消費電子等行業智能制造的轉型升級如雨后春筍遍地開花，而實現智能制造的信號采集、連接、傳輸、控制、執行、電機電器等關鍵元器件的需求量也急劇增加，且產品質量越來越精密、零件體積越來越小，精密沖壓技術也得到廣泛的應用和發展。尤其針對這種細小、精度高、結構復雜的精密零件，許多企業都在應用精密沖壓技術，不僅保證了加工零件的形狀、尺寸精度、位置精度和一致性，也提高了對客戶的響應速度，更提高了產品的生產效率和企業的整體效益。

精密沖壓技術優勢

精密沖壓技術是現代生產中不可或缺的先進制造技術，它涉及精密壓力機技術、高精度沖壓模技術、材料技術、高性能的模具技術、模具材料技術、智能控制技術等多種高新技術，已被國民經濟各工業生產部門所重視。當前，先進制造技術是世界各國研究和發展的主題，特別是在經濟全球一體化高度發展的今天，精密沖壓技術占有十分重要的地位，主要原因是精密沖壓技術與其他制造技術相比有著突出的優勢。

零件質量高

由于精密沖壓與普通沖壓相比，提高了壓機和模具的導向精度、模具制造精度、減少了凸凹模的配合間隙，尤其是使板料在三向壓應力的狀態下進行沖壓，再結合精密沖壓油的潤滑冷卻，極大地提高了零件尺寸精度和沖切橫截面的表面粗糙度，使得加工零件質量非常高。

零件一致好

由于精密沖壓模具選用了特殊的模具材料和熱處理工藝，模具尺寸精度很高，壽命比普通沖壓的模具高出十多倍，加工出的零件尺寸精度、形狀、位置精度一致性非常高，提高了零件的互換性，減少了裝配時的測量選配，保證產品的一致性。

生產效率高

與普通沖壓相比，由于精密沖壓提高了零件尺寸精度、形狀和位置精度，減少了后續精加工工序，節省了其他設備加工時間，減少了中間產品周轉次數，大幅縮短了零部件的制造周期和資金占用，極大地提高了企業的綜合經濟效益。針對某些特定行業，國內外已經開發出了成熟的高速精密壓力機，這種高速精密壓力機的滑塊行程每分鐘次數是噸位相似普通壓力機的5 倍以上，不但沖壓件精度高、表面質量好、模具使用壽命長，而且已廣泛地應用在IC 集成電路引線框架類、電機鐵心類、電器鐵心類等產品的加工，并取得了非常好的社會效益和經濟效益。

自動化程度高

因精密沖壓融合了高精度沖壓模技術、智能控制技術等多種技術，再輔以沖壓自動化技術，極大地降低了對人員的依賴，不僅改善勞動條件、降低成本，而且保證沖壓生產中的人身安全，改變了沖壓生產理念，因此精密沖壓與沖壓自動化已被廣泛地應用到電子、通訊、電機電器、儀器儀表、家電產品、汽車、軍工等眾多的制造領域，更被越來越多的企業家作為提升企業核心競爭力的重要手段。

綜合效益好

精密沖壓技術在現實生產制造中有著非常好的應用，高速精密沖壓技術批量生產的制品，不僅具有制造產品質量高、一致性好、生產效率高的優點，在沖壓自動化的助推下還能節約人力、降低能耗、縮短制造周期和減少資金占用，提高了企業的經濟效益，已越來越被企業接納和認可。

近十幾年，隨著多工位壓機與多功能沖壓模具的廣泛應用，尤其是在汽車行業中，多工位壓機使得原本需要幾道工序設備才能完成的工作，縮減至一臺或兩臺即可完成，優化了沖壓工藝，減少了沖壓設備數量，在汽車行業精密沖壓技術得到了空前的發展。比如，以往2 次印模，由于拉深產生的冷作硬化不能去除皺褶，采用精密拉深后，不但可以抑制皺褶的產生還可以削減后續工序，降低了設備的投資成本和材料成本，提高了經濟效益，如圖1、2 所示。

圖1 二次印模有褶皺

圖2 精密拉深后無褶皺

精密沖壓技術的應用

有些行業把精密沖壓與沖壓自動化技術進行了有機的結合，極大地提高了沖壓生產率和企業效益。汽車、電子、通訊、電機、電器和家電等產品技術的迅速普及，普通沖壓已不能滿足現代產品制造工藝和技術的要求，因精密沖壓技術制造出的零件質量好、效率高、經濟效益好，被廣泛地應用到社會的各個行業。

在汽車行業的應用

近年來，在全球節能減排大環境下，汽車輕量化已經成為必然趨勢。隨著我國汽車行業快速發展和新能源汽車占有率的持續提升，以及能夠滿足汽車輕量化需求高強度特種鋼材的普及，使得精密沖壓成形技術被廣泛應用到汽車發動機系統、變速器與離合器系統、座椅系統、內飾系統等結構件及功能件上。根據相關行業協會數據，目前我國乘用車單車精密沖壓鋼用量為12 ～15kg，而發達國家約為20 ～22kg。今后隨著精密沖壓技術的成熟以及精密沖壓設備、模具成本的下降，我國乘用車單車精密沖壓鋼的用量將會接近或超過發達國家水平，我們國家的精密沖壓技術也將會得到更廣的應用和發展。

在電機方面的應用

鐵心是電機的重要組成部分和核心零件，一般由多層0.35mm、0.5mm 厚的硅鋼片疊加而成，因此在電機的整個制作工藝中，硅鋼片鐵心質量和一致性就變得尤為關鍵。目前中國的電機行業中硅鋼片及自動疊鉚、硅鋼片三列帶扭槽疊鉚、硅鋼片帶扭槽及回轉疊鉚、硅鋼片雙回轉疊鉚、定子硅鋼片半圓組合疊鉚、定子硅鋼片多塊組合疊鉚等制造工藝均采用高速精密沖壓技術，且其高速精密沖壓設備和工藝基本已經達到發達國家水平，有力地推動了我國電機行業的技術進步。

在集成電路行業的應用

在集成電路中，精密沖壓技術應用更加普及，作為半導體芯片的載體引線框架，其特點是精度高、形狀細小、材料較薄、批量大，并且質量和零件的一致性要求極其苛刻。根據半導體引線框架的特點，采用高速精密沖壓技術，主要由高速精密壓力機、精密級進模、料架、送料機構、導向機構、成品收放機構、控制系統等組成精密沖壓生產線，兩根引線間距離最小要求0.17mm，平面度要控制在0.01mm之內，技術要求很高。根據零件大小和特點一般選用80 ～120 噸高速精密壓力機生產，每分鐘沖次350 ～500 次，此類精密沖壓設備的技術已經非常成熟，且已經在半導體和集成電路行業得到廣泛的應用。

精密沖壓技術的發展趨勢

隨著經濟發展和技術進步，精密沖壓技術正向精密化、高速化、柔性化、網絡化、集成化、信息化和智能化、低碳環保及全球化的方向發展。

智能化

隨著科學技術的不斷發展，精密沖壓設備正逐步向智能化方向發展，有較為先進的人工智能技術和自動測量技術作為基礎，精密沖壓設備有較高的邏輯能力和判斷能力，可對精密沖壓目標進行有效的控制和調整。隨著智能制造技術的發展，精密沖壓設備研發人員應該向智能化領域進行深入的探索，這是精密沖壓技術未來發展方向。

精密化

現代技術的進步，各類產品體積越來越小、尺寸精度、形狀精度等要求更高，各項質量要求也更加的嚴格，這種變化趨勢表明今后的產品在未來發展中將具有更精密的要求。體積更小，使用更便捷，能耗更低，這使得精密沖壓技術在眾多領域將有更加廣泛的應用，比如生物技術、醫療等行業，在廣大科研人員的研究和探索中，精密沖壓技術順應這一發展趨勢。

網絡化

精密沖壓技術和設備在發展期間需要與計算機技術相結合，在研發的過程中要求質量更高、功能更全。尤其隨著信息互聯技術的發展，許多新的控制技術日趨成熟，需要在精密沖壓設備中逐漸應用新的控制技術，其中遠程控制設備技術較為成熟。在以后的研究和開發中，能夠實現互聯網技術才能適應未來智能制造的發展。

模塊化

精密壓力機是精密沖壓的重要裝備，隨著新產品新技術的不斷發展，會逐漸向模塊化方向發展。產品的多樣性和復雜性，使得生產精密沖壓設備的廠家規模不斷增大。為適應產品的多變性，精密沖壓設備要逐步實現模塊化。在新產品開發時，應當劃分合理的標準系列，充分利用標準模塊組織產品開發，確保產品關聯接口尺寸的一致和產品功能的完整。同時也應當增加控制單元和自動檢測單元的合理配置，并不斷完善其功能。

結束語

綜上所述，精密沖壓技術有許多其他加工工藝所不具備的優勢，且已經在眾多領域中得到非常廣泛的應用，比如在汽車行業中的應用、在電機行業中的應用、在半導體行業中的應用等，使用了許多不同的技術，不僅提高了精密沖壓技術的應用效率，而且擴大了該技術的應用范圍。隨著我國科學技術的快速發展和科學理論的不斷涌現，需要對精密沖壓技術進行不斷的完善和更新，以適應未來新產品、新技術、新工藝的發展需求，同時也順應智能化、網絡化方向發展。隨著我國制造業的蓬勃發展，新一代精密沖壓技術的研究和開發，必然會成為我國未來制造業的發展趨勢。