技术应用现状

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第20页（2867字）

随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，钣金技术主要体现在钣金冲压工艺、冲压模具和冲压成型设备三个方面。

(一)冲压工艺

提高生产效率及产品质量、降低成本、扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺，是钣金塑性成型产业研究和推广的大方向。因此，近年来基于降低生产成本、减轻产品质量、简化零件设计与制造、提高产品附加价值等目的，正积极向着高精度零件制造技术发展。

先进国家已具备非常成熟的冲压、精密冲裁及超塑性成型技术，通过对金属材料的塑性流动进行精确控制等手段，不仅可提高产品表面质量和尺寸精度，更可在较低的变形抗力下将零件不同部位进行大幅度变形，从而获得不同厚度尺寸的需求，并加工出高附加值的形状复杂的制品。尤其对形状复杂和大型板料零件的制造，更具有突出的优越性，即可以用一次成型代替多道普通冲压成型工序。

1．齿圈压板式精密冲裁

利用齿圈压板式精密冲裁是生产中应用较多的精密冲裁方法，与普通冲裁相比，除凸、凹模间隙极小及凹模刃口有圆角外，还在模具结构上设有增大压料力的齿圈压板和推件板(图1－4)，不仅可精密冲裁有色金属材料、低碳钢软料，还可精密冲裁经球化退火的中碳钢、高碳钢及一些合金钢，而且冲裁件的尺寸精度可达IT6～IT9级，冲裁断面粗糙度Ra数值可达1．6～0．4μm。

图1－4 齿圈压板式精冲的工艺过程

a．条料送进模具工作位置 b．闭合并压紧 c．开始冲裁 d．冲裁结束 e．上升并顶出工件 f．吹走工件及废料

1．推件板 2．冲孔凸模 3．顶杆 4．垫板 5．凸模固定板 6．凹模 7．凸模 8．顶杆 9．条料 10．齿圈压板

2．超塑性吹塑成型

图1－5a是航天航空中使用很广的钛球体，直径为200～1000mm，厚度为2～5mm，是利用两块钛圆板毛坯焊接后吹塑成球形或用钛管毛坯吹塑成球体后再封口形成的。图1－5b是直升机上的撑杆，要求质量轻、强度大、刚度好，且因外形特殊，一般工艺方法无法加工，但采用钛管吹塑成型，只要一副简单的成型夹具即可。这两种方法与常规冲压加工比较，可使总成本降低到20%，并简化了工艺过程。

图1－5 航天航空零件(单位：mm)

a．钛球体 b．薄壁撑杆

(二)冲压模具

冲压模具是实现钣金加工的基本工艺装备，钣金冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率、经济效益均取决于冲模结构的合理设计与制造。因此，目前在冲模设计和制造上，正朝着以下三个方向发展。

1．冲模结构尺寸

为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模的结构设计正向高效率、高精度、高寿命、高自动化方向发展。在设计精度高、尺寸大的零件模具时，无论其生产批量大小，为了保证零件的精度，将其冲模多设计成结构紧凑、外廓尺寸小的复合模结构，以便减少送料误差，使零件内、外同轴度高达±0．02～0．04mm，零件尺寸精度高达IT8级，且零件材料利用率高，但比连续模生产效率低、安全性差。

然而，对于冲制形状复杂、精度要求不高、尺寸小的大批量零件的模具设计，则要求采用少、无废料排样且送料方便、可靠，便于实现单机自动化及机械化生产的连续模结构，以便采用高速压力机，提高生产效率。但其零件材料利用率低，且形状复杂零件的模具结构较复杂，制造难度大。并且同一零件的冲模，连续模的外廓尺寸比复合模大。当零件尺寸大于50～80mm时，模具显得笨重。

目前，模具标准化、专业化生产及模具的计算机辅助设计(CAD)等都有较快的发展，且模具CAD／CAM(计算机辅助制造)技术正逐渐扩大应用。

2．冲模加工质量

模具制造不仅要求加工精度高，而且还要求加工表面质量好。一般模具工作部分的制造公差均应控制在±0．01mm以内，甚至在微米级范围内，且加工后的表面不仅不允许有任何缺陷，还要求工作部分的表面粗糙度Ra＜0．8μm。

模具工作部分一般均为二维或三维的复杂曲面形状，且其材料硬度较高，一般均为淬火工具钢或硬质合金材料，因此采用传统机械加工方法很难加工，须采用仿形加工、精密加工、数控加工、电火花成型加工、电火花线切割、电化学加工、超声波加工和激光加工等特种加工，尤其更适宜采用模具计算机辅助制造(CAM)技术。

为了产品更新换代和试制或小批量生产的需要，对于一些精度和使用寿命要求不高的模具，如锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、合成树脂模、组合冲模等各种简易冲模及其制造工艺，均可采用铸造法快速成型。而对于精度要求不高的大型模具制造和修复，可采用焊接方法将分散加工好的模块组装拼接在一起。

3．冲模改性要求

模具经过改性处理，不仅使其内部成分、组织、性能符合使用性能要求，还要改变其表层的成分、组织、性能，与适宜的心部性能相配合，使模具零件具有高硬度、高耐磨、强耐蚀、高耐热、高抗咬合、低摩擦系数等特殊功能，以数倍、几十倍地提高其使用寿命。

(三)冲压设备

高精度、高寿命、高效率的冲压模具需要高精度、高自动化的压力机与之匹配，因此选择性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。目前正积极发展高速压力机和多工位自动压力机，开发数控压力机、冲压柔性制造系统(FMS)及各种专用压力机，以满足高质量、大批量生产的需要。

同时，对于大量使用中的普通冲压设备进行改造，在原来结构上增加送料和检测装置，使其既可实现半自动化或全自动化生产，又可保证必要的刚度和精度，提高其工艺性能，以提高冲压件精度，延长冲压模具的使用寿命。