厚板零件冲压精整工艺
及实验研究
随着我国冲压技术和汽车工业的发展，冲压件得到了广泛的应用。同时对冲压件的制造工艺、剪切面质量和冲裁塌角大小也提出了更高的要求。汽车空调法兰类零件（图1）是汽车冲压件的典型代表，其材质一般为不锈钢，厚度在6～8mm左右，其特点是板厚、强度高且韧性强。
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图1 汽车空调法兰类零件
工艺分析
早期加工这种零件的方法首先想到的是精冲，利用精冲技术生产的零件剪切面质量好，冲裁塌角小且尺寸精度高，零件几乎不需要后续加工就可直接装配生产。但精冲技术也有其局限性，就目前的精冲技术而言，厚板及强度较高的板料实现精冲相当困难，如果产品本身不允许有自然塌角，精冲加工就更显困难。此外，利用精冲工艺进行零件加工，生产设备非常昂贵、精冲模具也比较复杂，零件的单件生产成本很高。
某汽车空调法兰典型零件零件长52mm，厚度7mm，材质为304不锈钢（1Cr18Ni9Ti）。其形状非常简单，但零件的成形质量要求很高，外围剪切面与材料基面垂直度误差要求在不大于0.5°，剪切表面粗糙度Ra不大于1.6μm，表面允许塌角不大于0.3mm。
为了满足零件的质量要求，以往国内一般采用机加工生产较多，生产效率及材料利用率非常低。304不锈钢材料比较昂贵，所以零件原材料成本较高。如果能采用冲裁加工的方式生产，将大大提高生产效率以及材料利用率，有效降低成件成本。基于这种考虑，本文以汽车空调法兰为典型零件，分析其成形基理和规律，提出了冲压后再精整的工艺方法。
对该厚度的304不锈钢材料进行了普通冲裁工艺实验研究（图2）。试验结果发现该厚度材料普通冲裁时存在以下3个问题：是冲裁塌角较大；是剪切面撕裂非常严重且表面粗糙度较大；是剪切面的锥度较大，上下面尺寸投影差不小于在0.6mm(角度误差大于5°)，这些都是后续精整工艺需要解决的问题。
图2 普通冲裁试验剪切面
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2018年春季全国精冲生产技术研培班（总第四期）
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冲压精整工艺
所谓精整（又称整形），是对已成形的零件进行形状和尺寸修整的一种工艺方法。精整的目的是为了提高零件形状和尺寸的精度，一般精整的方式有压校、鐓校和压扁等。需要精整的零件通常较多的是弯曲件和拉伸件，但近年来对零件质量的要求越来越高，许多冲压后的零件也需经过精整，才能达到质量要求。
根据汽车空调法兰零件不锈钢厚板件的特点，首先普通冲裁落出坯料，然后通过具有封闭型腔的压扁精整方式，实现剪切面的锥度改变及表面粗糙度的提高，并压扁精整消除冲裁塌角以满足图纸要求。压扁精整实现剪切面的锥度改变及表面粗糙度的提高的过程中，则必须确保材料在型腔内具有方向流动性且完全充满。另外，对于零件的无塌角要求也必须在压扁精整工艺中同时完成。压扁时可能出现3种情况：是中间压出鼓形；是材料上下侧的单独一侧没有充满，造成零件缺肉现象；是剪切面比较好，但塌角没有完全消除。上述三种情况是压扁精整工艺必须要面对并解决的问题。
图3 精整模具
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零件为非圆形对称件，压扁精整的涨形量在各方向上是不同的，这就要求在冲裁毛坯时就为其考虑胀形空间，必须通过试验方法确定毛坯尺寸（包括厚度）。我们通过多次试验，最后确定出合适胀出预留量为大圆弧面0.3mm、小圆弧面0.5mm。普通冲裁冲制出的零件锥度较大，如图2所示，造成上下面位置偏移量很大，这种锥度影响精整模具型腔的充满情况。考虑到这种情况，经过系列实物试验最后确定精整模具的凸、凹模间隙0.3mm较适合，这个间隙能最大程度上消除剪切面锥度。通过控制模具型腔尺寸、冲裁模间隙等参数设计制造出实验模具，实验数据符合要求后设计制造冲裁模具。
对预定的试验数据进行了修正后反复试验，确定型腔尺寸后研制了压扁精整模具（图3）。经精整模具加工的零件切面充满且光亮，塌角消除，各尺寸满足图纸要求。另外，经反推后确定了原材料的料厚尺寸为7.5mm，以上结论为零件生产打下了良好的基础。
结束语
单纯的通过冲压方法已很难满足日益增长的对冲压件的要求，本文通过理论分析和实验验证的方法，对不锈钢厚板冲压件的精整工艺进行研究，解决了此类零件剪切面质量和冲裁塌角等问题。利用该工艺进行厚板零件生产，不但大大节省了原材料，而且生产效率可提高一倍以上。更为重要的是，此项技术的研究将为更高要求的冲压件的研发与生产，提供必要的技术准备和工艺方案。其研究结果不但解决了实际生产的技术难题，对今后拓展冲压工艺的应用范围起到一定的作用。
文章来源：百度文库
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