五金沖壓件加工全解析

一、五金沖壓件加工概述

五金沖壓件加工是一種重要的金屬加工方法，它靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件。沖壓和鍛造同屬塑性加工，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 在全球的鋼材中，有50 - 60%是板材制成的，其中大部分是經(jīng)過沖壓加工成的成品。在汽車行業(yè)，車身、散熱器片等都是沖壓加工的產(chǎn)物；在機(jī)械制造領(lǐng)域，鍋爐的汽包、容器的殼體等也離不開沖壓加工；電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片同樣是沖壓件的典型代表。此外，儀器儀表、家用電器、辦公設(shè)備、保管器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓加工之所以受到眾多加工廠的喜愛，是因?yàn)樗哂懈咝У纳a(chǎn)特點(diǎn)。采用復(fù)合模，特別是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機(jī)上完成多道沖壓技術(shù)操作，實(shí)現(xiàn)材料的自動生成。生產(chǎn)速度快，通常每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件，而且勞動時(shí)間長，生產(chǎn)成本低。

二、沖壓件加工的一般原則

先加工基準(zhǔn)面

零件在加工過程中，作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。例如在加工一個(gè)復(fù)雜的五金沖壓件時(shí)，先確定好基準(zhǔn)面，后續(xù)的加工就能更精準(zhǔn)地進(jìn)行定位，保證各個(gè)部分的尺寸精度和位置精度。

劃分加工階段

加工質(zhì)量要求高的表面，一般會劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。粗加工主要是去除大部分余量，為后續(xù)加工奠定基礎(chǔ)；半精加工則進(jìn)一步提高精度和表面質(zhì)量；精加工則使表面達(dá)到最終的質(zhì)量要求。這樣劃分加工階段，有利于保證加工質(zhì)量，合理使用設(shè)備，便于安排熱處理工序，也便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。比如對于一些高精度的五金沖壓模具，就需要嚴(yán)格按照這三個(gè)階段進(jìn)行加工。

先面后孔

對于箱體、支架和連桿等零件，應(yīng)先加工平面后加工孔。以平面定位加工孔，可以保證平面和孔的位置精度，而且對平面上的孔的加工帶來方便。比如在加工一個(gè)五金支架時(shí)，先將支架的平面加工平整，然后再以平面為基準(zhǔn)加工上面的孔，這樣可以提高孔的加工精度和效率。

光整加工

光整加工后的工件主要表面的光潔度在Ra0.8um以上，輕微的碰撞都會損壞表面。光整加工（如研磨、珩磨、精磨、滾壓加工等）應(yīng)放在工藝路線最后階段進(jìn)行。在一些發(fā)達(dá)國家，如日本、德國等，在光整加工后，都要用絨布進(jìn)行保護(hù)，不準(zhǔn)用手或其它物件直接接觸工件。例如一些精密的五金沖壓件，經(jīng)過光整加工后，表面非常光滑，如果不小心碰撞，就會影響其精度和使用性能。

三、沖壓件設(shè)計(jì)原則

滿足使用和技術(shù)性能

設(shè)計(jì)的沖壓件要滿足產(chǎn)品使用和技術(shù)性能，并能便于組裝及修配。例如汽車發(fā)動機(jī)上的沖壓件，必須要滿足發(fā)動機(jī)的工作要求，同時(shí)在組裝過程中要方便快捷，能夠與其他部件良好配合。

提高材料利用率

要有利于提高金屬材料的利用率，減少材料的品種和規(guī)格，盡可能降低材料的消耗。在允許的情況下采用價(jià)格低廉的材料，盡可能使零件做到無廢料及少廢料沖裁。比如在設(shè)計(jì)一個(gè)五金墊片時(shí)，可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少廢料的產(chǎn)生，提高材料的利用率。

簡化形狀和結(jié)構(gòu)

沖壓件形狀應(yīng)簡單，結(jié)構(gòu)合理，以有利于簡化模具結(jié)構(gòu)、簡化工序數(shù)量。用少、簡單的沖壓工序完成整個(gè)零件的加工，減少再用其他方法加工，并有利于沖壓操作，便于組織實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化生產(chǎn)，以提高勞動生產(chǎn)率。例如設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的五金掛鉤，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需要幾道簡單的沖壓工序就能完成加工。

合理設(shè)置精度和粗糙度

在能正常使用情況下，盡量使尺寸精度等級及表面粗糙度等級要求低一些，這樣有利于產(chǎn)品的互換，減少廢品，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。比如對于一些普通的五金沖壓件，不需要過高的精度和表面粗糙度要求，降低要求可以提高生產(chǎn)效率和降低成本。

適應(yīng)現(xiàn)有設(shè)備和工藝

設(shè)計(jì)的沖壓件應(yīng)有利于盡可能使用現(xiàn)有設(shè)備、工藝裝備以及工藝流程對其進(jìn)行加工，并有利于沖模使用壽命的延長。例如在設(shè)計(jì)一個(gè)新的五金沖壓件時(shí)，要考慮現(xiàn)有的沖壓設(shè)備的能力和工藝水平，避免設(shè)計(jì)出無法用現(xiàn)有設(shè)備加工的零件。

四、沖壓時(shí)常見問題及解決方法

翻料、扭曲問題

在級進(jìn)模中，沖件產(chǎn)生翻料、扭曲的主要原因是沖裁力的影響。沖裁時(shí)，由于沖裁間隙的存在，材料在凹模的一側(cè)受拉伸（材料向上翹曲），靠凸模側(cè)受壓縮。當(dāng)用卸料板時(shí)，利用卸料板壓緊材料，可防止凹模側(cè)的材料向上翹曲。隨著卸料板對其壓料力的增加，靠凸模側(cè)之材料受拉伸（壓縮力趨于減?。?，而凹模面上材料受壓縮（拉伸力趨于減小）。沖壓件的翻轉(zhuǎn)即由于凹模面上的材料受拉伸而致。所以沖裁時(shí)，壓住且壓緊材料是防止沖件產(chǎn)生翻料、扭曲的關(guān)鍵。例如在加工一些形狀復(fù)雜的五金沖壓件時(shí)，就容易出現(xiàn)翻料、扭曲的問題，通過合理調(diào)整卸料板的壓料力可以有效解決。

模具失效問題

五金沖壓件模具的使用壽命與沖壓件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖壓件模具鋼材選用、熱處理、表面處理、機(jī)械加工研磨、線切割工藝，沖壓設(shè)備、沖壓材料及工藝，沖壓件模具潤滑、保養(yǎng)維護(hù)等諸多因素有關(guān)。其中，沖壓件模具結(jié)構(gòu)不合理、選材不當(dāng)約占25%，熱處理不當(dāng)約占45%，工藝問題約占10%；設(shè)備問題、潤滑問題等因素約占20%。為了提高模具的使用壽命，需要從各個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。比如在模具鋼材選用上，要根據(jù)沖壓件的特點(diǎn)選擇合適的鋼材；在熱處理方面，要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，確保模具的硬度和韌性符合要求。

五、鋁制五金沖壓件加工注意事項(xiàng)

選擇合適硬度的鋁板

如果選擇的鋁板硬度太高，就容易出現(xiàn)開裂。一般1系、3系、5系的硬度比較低，加工沖壓件的時(shí)候比較常用。6、7系列的鋁板硬度比較高，需要先做退火處理到O態(tài)后再沖壓。同時(shí)，一定要選擇比較正規(guī)的廠家生產(chǎn)的鋁板，保證質(zhì)量。例如在加工鋁制墊片時(shí)，如果鋁板硬度不合適，就容易在沖壓過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

控制材料厚度

在厚度方面，如果條件允許，盡量選擇厚度比較小的材料。較薄的材料在沖壓過程中更容易變形，而且可以降低成本。比如在制作一些小型的鋁制沖壓件時(shí)，選擇較薄的鋁板可以減少材料的使用量，提高生產(chǎn)效率。

合理選擇沖壓R角

沖壓折彎時(shí)，R角的選擇非常重要，如果R角過小也容易發(fā)生開裂。在設(shè)計(jì)模具和進(jìn)行沖壓操作時(shí)，要根據(jù)鋁板的材質(zhì)和厚度等因素，合理選擇R角的大小。例如在加工一個(gè)鋁制的彎曲件時(shí)，合適的R角可以保證彎曲處的質(zhì)量，避免出現(xiàn)開裂等問題。

六、五金沖壓件加工的未來發(fā)展趨勢

自動化與智能化

隨著科技的不斷發(fā)展，五金沖壓件加工將越來越多地實(shí)現(xiàn)自動化和智能化。自動化生產(chǎn)線可以提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。例如采用機(jī)器人進(jìn)行上下料、模具更換等操作，實(shí)現(xiàn)沖壓過程的全自動化。智能化則體現(xiàn)在通過傳感器和控制系統(tǒng)對沖壓過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。比如實(shí)時(shí)監(jiān)測沖壓過程中的壓力、速度等參數(shù)，一旦出現(xiàn)異常就及時(shí)調(diào)整。

高精度與高性能

市場對五金沖壓件的精度和性能要求越來越高。未來的五金沖壓件加工將朝著高精度、高性能的方向發(fā)展。例如在航空航天、電子等領(lǐng)域，對五金沖壓件的尺寸精度、表面質(zhì)量和力學(xué)性能都有極高的要求。為了滿足這些需求，需要不斷改進(jìn)加工工藝和設(shè)備，提高模具的設(shè)計(jì)和制造水平。

綠色環(huán)保

在環(huán)保意識日益增強(qiáng)的今天，五金沖壓件加工也將更加注重綠色環(huán)保。一方面，要減少加工過程中的能源消耗和廢棄物排放；另一方面，要選擇環(huán)保型的材料和工藝。例如采用節(jié)能型的沖壓設(shè)備，推廣使用可回收利用的材料，減少對環(huán)境的污染。

與其他技術(shù)的融合

五金沖壓件加工將與其他技術(shù)如激光加工、數(shù)控加工等進(jìn)行融合。激光加工可以實(shí)現(xiàn)高精度的切割和焊接，與沖壓加工相結(jié)合，可以制造出更加復(fù)雜和精密的五金沖壓件。數(shù)控加工則可以提高加工的靈活性和精度，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的生產(chǎn)需求。例如將激光切割技術(shù)應(yīng)用于五金沖壓件的下料工序，可以提高下料的精度和效率。