精冲技术在我国汽车工业中的应用现状及展望

2018-10-28 Author:兴迪源机械 分类:液压知识

 

精冲技术的起源与发展

 

精冲技术1935年起源于瑞士,直至1960年前后才始用于生产。精密冲裁技术简称精冲技术,是在普通冲裁的基础上,为了消除普通冲裁的缺陷,提高冲件质量而发展起来的。精冲技术组合了冲压技术的经济性和一般机械加工方法的高精度,在不少场合可取代铸造加工、锻压加工、车加工、钻加工、磨加工等工艺。如今已发展成精密冲裁和板材成形技术相结合的一种制造精密、复杂冲压件的高效而经济的加工技术,是当今冲压工艺中的尖端成形技术。

 

冲裁是冲压工艺的分离工序,如图一所示。它和其他冲压工序一样,生产率高,材料利用率高,能量消耗少,生产成本低,产品净形率高(质量轻),强度和刚度好,容易实现自动化生产。由于这些优点,冲裁在各机械工业部门广泛应用。

①冲头;②坯料;③下模
图一 普通冲裁原理示意图

 

然而,由于冲裁过程的加工特性,普通冲裁时冲头①和凹模③模腔的间隙较大,即冲头①的外径尺寸小于凹模③模腔的内径。在冲压过程中,板料②发生拱弯,板料②在还没完全剪断前就被撕断。因此在剪切面上有大约三分之二的撕裂带,剪切面的品质和精度不能满足某些冲裁件的技术要求。在这种情况下,普通冲裁只能制坯,对普通冲裁件还需进行后续机械加工。在冲压生产薄片齿轮时,一件一件在进行机械加工生产显然不合时宜,这样不仅效率很低,成本高,品质还不尽人意,而且不稳定。

 

于是后来人们冲裁制坯后钻孔,铰中心孔;再用一根具有一定精度的芯棒,按一定的配合要求将多片冲裁后铰了中心孔的坯料穿套在一起进行滚齿。这种加工方法生产零件仍然效率低,成本高,加工品质也不能满足生产要求。

 

人们在生产实践中逐步摸索和反复试验,力图寻求既具有冲裁工艺的固有优点,又能获得剪切面品质高、精度也高的冲裁方法。

①冲头;②板料;③下模;
④压边圈;⑤反向加压柱塞
图二 精密冲裁原理示意图

 

图二为一般压板精冲原理示意图。在冲压前压板先将板料压紧。冲头①和凹模③模腔的间隙小,甚至为零(即无间隙),为负(冲头直径大于凹模模腔直径),也就是说冲头①的外径尺寸等于或大于凹模③模腔的内径。在冲裁过程中,板料不发生拱弯,板料被完全剪断,因而截面断口光洁。人们把这样的冲裁就叫做精密冲裁,简称精冲

图三 精密冲裁件(下)
与普通冲裁件(上)的剪切面

 

图三为精密冲裁件和普通冲裁件剪切面品质的比较。

 

精冲技术在汽车工业中的应用

 

精冲技术的应用行业有汽车、摩托车、计算机、录像机、通讯设备、飞机制造业、家电产品、办公机械、光学元件、建筑业等。经过几十年的发展,目前全世界已有45个国家、共约360个公司在采用精冲技术,共有精冲机3600~4000台,用精冲生产的零件有接近约10000多种。

 

由于精冲工艺具有产品质量好,生产效率高,生产成本较低,可精化零件结构从而减轻零件重量等许多优点,因此精冲工艺在汽车工业中得到了广泛应用。据统计,一辆汽车(轿车)上约有40~100种精冲零件,它包括在下列总成中:

(1)刹车装置:刹车蹄片、钢背、腹板、调节齿板、棘轮、棘爪、左右拉臂、左右杠杆、支承块、棘爪齿板、操纵杆支架等;

(2)门锁:锁扣板、卡板、门板、保险块、凸轮、锁匙、棘轮、固定板等;

(3)座椅及安全带:座椅调角器、行星齿轮、偏心块、齿轮圆盘、把手、齿板、棘轮、带扣等;

(4)电机:平板、凸轮轴齿轮、离心配重、盖板、法兰盘、固定板、凸轮、齿板、前板、侧板等;

(5)传动系统:扇形齿轮、圆盘、杠杆、阀板、锁紧环、离合器环、离合器圆盘、棘轮、凸轮板、控制杆、控制凸轮、同步环、离合器法兰盘、轮毅、中间杠杆、安装板等;

(6)变速箱:各种拨叉等;

(7)玻璃升降器:扇形齿板等;

(8)化油器:凸轮盘等;

(9)减振器:十字环垫、调整垫片等;

(10)座板:离合器圆盘、轮毅、齿轮隔板、法兰盘凸轮、杠杆、齿轮圆盘等;

(11)换向机构:侧盖、法兰盘等;

(12)车门限位装置;

(13)空调压缩机:进气阀、排气阀、阀板等。

 

我国汽车工业应用精冲技术的概况

 

在我国精冲技术起步较晚,汽车工业采用精冲工艺批量生产精冲零件始于上世纪90年代初。而经过十多年的发展,总算取得了可喜的成绩。

 

首先,从宏观市场来看由于采用了精冲技术,使原来许多需要从国外进口的精冲零件以及包含精冲件的好多总成(部件)逐步实现了国产化。例如,制动器、座椅调角器、安全带及防抱死制动装置(ABS)等。现在国内生产的(汽车)精冲零件品种已有几百种,为各高新技术的总成(部件)实现国产化创造了条件,既节约了大量外汇,又大大降低了成本,从而推动了我国汽车工业的迅猛发展。

 

其次,从生产精冲件的厂家来看,由原计划精冲件集中在一家生产厂的设想已变成由十多个厂家来生产了。这里除了有专门生产精冲零件的专业厂外,还有好多个生产汽车部件(总成)的厂家他们自己生产精冲零件,然后装配成总成(部件)后,提供给汽车厂装车。形成这种生产组织结构,是市场经济下不以人们意志而转移的客观规律决定的。应该说它基本上能适应目前国内汽车生产的需求。

 

采用精冲技术首先要有具有三个力(冲裁力、压料力和反压力)的精冲压力机,一般是计算机控制,自动送料、自动喷油、自动分离冲件,还有各种防护保险装置。精冲机生产效率高,每分钟可冲几十次,但设备昂贵,所以生产批量小不经济。

 

从精冲模具的设计与制造能力来看,目前国内各精冲件生产厂都有一支有经验的模具设计与制造技术队伍,都有一些精密的模具加工和检测设备,因此,自行设计、制造和维修精冲模具,基本上能满足目前生产和开发的需要。这是我国精冲界十多年来取得上述成绩的重要保证。

 

以下为我司兴迪源机械研发制造的

XD-Y26系列框架式高效精冲液压设备

其将精冲与冷成形有机结合,
在大批量生产立体成形零件、
复杂几何形状零件、
厚板料零件等方面具有显著优势。
适用于汽车、摩托车、电子工业
和五金零件等精密冲裁工艺,
取代由普冲、机加工、锻造、
铸造和粉末冶金加工的零件。
主要产品有自行车和摩托车的链轮、
汽车座椅齿轮、门锁扇形齿轮、
管材端部法兰盘等。

 

对我国汽车工业应用精冲技术的展望

 

(1)精冲技术得到进一步普及;

(2)精冲市场进一步扩大;

(3)国产的精冲机(装置)被更广泛地采用;

(4)原材料基本实现国产化;

(5)生产精冲件的队伍将更壮大;

(6)模具钢材市场良好;

(7)将涌现一批质量信得过的锻造厂和热处理厂;

(8)同行业之间有计划的交流和协作,促进行业不断发展和提高。

 

引自《精冲技术在中国的发展和应用》
作者:王孝文/武汉理工大学汽车工程学院,
刘浩/哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院,
巩玉伟/山东泰丰自动化有限公司;
及《精冲技术在我国汽车工业中的应用现状及展望》
作者:王新华/广州市华冠精冲零件有限公司总工程师
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