无塌角精冲技术及其应用

文/钟剑波·嘉兴和新精冲科技有限公司

无塌角精冲技术及其应用

文/钟剑波·嘉兴和新精冲科技有限公司

钟剑波，和新精冲工程部技术总监，主要负责公司电脑硬盘零件及汽车门锁、座椅零件、变速箱零件的模具设计。主持研发无塌角精冲、厚板精冲、高速精冲、无毛边精冲等技术项目，拥有实用型专利6项。

塌角的形成及影响因素

塌角是材料进入凹模时凹模刃口附近的材料发生塑性变形及金属流动而产生塌陷的结果，剪切过程中塌角的形成如图1所示。塌角大小的测量参数有塌角高度和塌角宽度（图2）。

影响塌角大小的因素很多，主要取决于：

⑴零件条件，包括零件的几何形状、角度和圆角半径大小。

⑵材料条件，包括材料厚度、种类、强度、纹理走向和金相组织。剪切线平行于材料轧制方向上的塌角高度，要比垂直方向的大。厚板精冲的塌角高度比薄板大。图3所示为材料厚度与塌角高度、角度的关系。

图1 塌角的形成

图2 塌角构成示意图及塌角高度和宽度

⑶模具条件，包括模具刃口圆角、齿圈作用、压板类型等。

⑷设备调试条件，包括压边力、反压力及压板结构。压边力越大，塌角高度越小（图1）；反压力越大，塌角高度越大。平面压板的塌角高度大，其值与压边力无关。带齿圈压板的塌角高度较平面压板塌角小。

图3 材料厚度与塌角高度、角度的关系

塌角特点介绍

一般精冲过程塌角是无法避免的，但是针对目前市场上的很多精冲零件，均需要塌角小或者无塌角，有一部分是截面需要啮合，如门锁、安全扣零件，座椅调角器及调高齿板，手刹等；有一部分是表面需要贴合的，防止漏油及漏气等，如配油盘、泵盖、液压马达等密封件，表面无塌角及平面度需要在0.05mm以下，精冲加工时需要将塌角控制在一定范围再进行研磨，这样可以节约材料与研磨成本。早期同等条件下，在精冲产品塌角技术没有攻破前，成形工艺基本是，冲压后再进行研磨或线割等其他辅助工艺实现最终产品，这就增加了至少20%的成本。由于市场竞争激烈，对成本管制越来越严格，所以需要优化工艺将塌角控制在一定范围内，才能满足市场需求。

无塌角精冲技术的优势及应用

无塌角精冲技术的优势

同样厚度的产品，无塌角精冲产品强度比正常精冲产品强度高出10%～ 30%；无塌角精冲产品通过简单的后处理方式，如去除毛刺、热处理等工序，就可以直接装配使用，省略机加工及原材料成本。

无塌角产品在汽车领域的应用

⑴齿轮传动部件无塌角精冲（图4）。采用精冲复合模对向冲压完成的精冲件，用于汽车某传动机构。通过无塌角技术，齿轮精度可以达到7级，并且为全光亮带及高附加值产品。而传统加工方式通过预留材料厚度，再进行后续研磨加工，保证零件该有的强度。

图4 无塌角齿轮

⑵细齿无塌角冲压。采用传统工艺加工汽车座椅调角器细齿传动零件的技术难点是：零件齿轮模数小于0.5mm，齿部较细。图5所示是正常冲压方式完成的细齿齿轮与无塌角精冲方式完成细齿齿轮对比，经过对比发现，无塌角冲压完成的产品强度更高。在不增加齿轮厚度的情况下，实现无塌角精冲，满足使用需求。

图5 细齿齿轮的两种冲压方式对比

⑶汽车门锁精冲件（图6）。门锁是涉及到安全等级较高的零部件，对零件的啮合部位的要求比较高。门锁精冲件后工序较多，过程控制有一定的难度，例如去毛刺时间延长，或方法不对，都会导致塌角过大（图6a）。

图6 汽车门锁精冲件

⑷手刹锁止牙精冲件（图7）。当锁止牙精冲件与齿板啮合后，产品厚度为4.5mm，接触断面需要在4.4mm以上才能满足使用要求，头部角度57°，R角为0.5mm，且头部过长，精冲塌角控制相对较难。

图7 手刹锁止牙精冲件

图8 所示为锁止牙精冲零件无塌角料条工艺，分三个工序：切边→修边→冲孔下外形。生产过程中需注意：①排料时考虑提高材料使用率，注意冲压侧向力；②由于留料部分在下一个工序能够完全被剪切掉，留料需要注意尺寸；③控制剪切间隙，确保冲裁面光亮带。

图8 锁止牙精冲零件无塌角料条工艺

结束语

随着工业的发展，精冲件需求越来越多，无塌角零件的使用也越来越广，鉴于目前市场竞争状况，降低成本及提高性能的双重标准，要求精冲件需要通过简单的后工序处理方式就可以直接装配使用，致使了无塌角冲压技术发展的必要性。