很多人人可能沒有接觸過精沖，不要慌，讓我們帶著What，Why，How這三個問題來閱讀今天的文章，看一看精沖究竟是個啥玩意，跟普通沖壓到底差別在哪里。

01 ABC分享會 - 什么是精沖

精沖全稱為精密沖裁，英文Fine Blanking，從名字上可以看出，精沖源于普通沖壓，當(dāng)我們對沖壓零件的斷面光潔度有著高精度要求時，普通沖壓的零件無法滿足高斷面精度需求時，人們找到了控制斷面精度的沖壓方式，即精沖。簡單來說，精沖≈沖壓+冷擠壓。等效質(zhì)量的前提下，精沖由于加工效率高，是機加工、粉末冶金等工藝的低成本替代。

精沖的工作原理

大家都有撕紙的經(jīng)驗，純拉力作用下，裂紋會自由延申，得到的斷面一般為鋸齒狀；如果使用剪刀分離，剪刀上下兩個部分對紙的分離區(qū)域產(chǎn)生壓力，分離斷面嚴(yán)格按照剪刀的走向整齊的產(chǎn)生，精沖也是同樣的原理。由于紙比較軟，上下兩個剪刀結(jié)構(gòu)即能輕松使壓力傳遞到整個剪切區(qū)域，但作為金屬來講，由于硬度極大，必須通過特殊機構(gòu)使壓力有效傳遞到整個剪切區(qū)域，最通用的是如下面右圖所示的齒圈壓板精沖結(jié)構(gòu)。

齒圈壓板精沖工藝原理是三動力壓力機作用于被加工材料，對加工區(qū)域施加三向壓應(yīng)力，使材料的變形區(qū)域在分離過程中完全處于壓應(yīng)力狀態(tài)。微觀上看，材料組織相對運動分離時，晶界的滑移運動因為壓應(yīng)力作用不能隨意延申（晶界分離運動不加限制任其自由延申，即產(chǎn)生裂紋。），而是被嚴(yán)格限制在極小的凸凹模間隙區(qū)域，沿著沖頭方向進行滑移。宏觀上看即產(chǎn)生整齊的分離斷面，即精沖斷面。

所以，精沖的精髓在于：材料分離區(qū)域在分離運動過程中始終保持壓應(yīng)力狀態(tài)。

精沖的過程是控制壓應(yīng)力的過程。

下面讓我們來看個動圖，加深一下對精沖的理解。記住下面四個步驟：

• 第一步 齒圈壓料。
• 第二步 沖頭和反頂壓料。
• 第三步 沖裁分離。
• 第四步 壓縮空氣或者機構(gòu)分離料帶與產(chǎn)品、廢料。

02 ABC分享會 - 精沖與普通沖壓的區(qū)別

精沖起源于普通沖壓，但并不是普通沖壓的加強版這么簡單。精沖工藝與普沖工藝的本質(zhì)區(qū)別在于普通沖壓在沖裁時無法有效避免斷面的撕裂的產(chǎn)生，而精沖則在沖裁時想盡辦法抑制板料的撕裂發(fā)生。下面讓我們從工件特點和模具結(jié)構(gòu)兩方面來對比一下精沖與普通沖壓的區(qū)別。

被加工材料要求差異

普通沖壓幾乎可以加工任意材料，只要模具鋼強度足夠，壓機壓力足夠。

但用于精沖的材料，因為要在材料晶體間有效傳遞壓應(yīng)力以抑制裂紋，需要被加工材料具有良好的塑性、低屈強比和高延伸率；需要具有良好的組織結(jié)構(gòu)，材料組織不均勻很難在恒定的壓力條件下產(chǎn)生均勻的抑制作用；通?？估瓘姸刃枰?00MPa~700MPa以下，一般太硬的材料組織結(jié)構(gòu)比較粗大（比如馬氏體）。選取材料時可以依據(jù)下面三個條件選擇：

• 材料的含碳量小于0.35%時，可直接精沖。
• 材料的含碳量（碳當(dāng)量）為0.35%~0.7%時，需進行球化退火。
• 可以選擇高強度微晶粒合金鋼。

常用材料

• 低碳鋼：DC03、DC04等
• 低合金高強度鋼：H420LA、S500MC等。
• 調(diào)質(zhì)鋼：16MnCr、42CrMo4 等。
  
  

加工能力特點差異

下圖是普通沖壓與精沖的斷面橫截面，從外形上就可以發(fā)現(xiàn)這兩者是截然不同的。下面讓我們從細(xì)節(jié)處來對比這兩種沖壓工藝。

一般沖裁極限尺寸

普沖：最小孔徑1.5倍料厚。

精沖：最小孔徑可達0.6倍料厚。

尺寸精度

普沖：一般尺寸精度，IT14。精沖：高尺寸精度，IT6~9。

平面度

普沖：可達0.1mm每100m㎡。

精沖：可達0.01mm每100m㎡。

斷面垂直度

普沖：約等于沖裁間隙，10%左右的料厚。

精沖：0.003mm每1m㎡，傾斜小于1°。

冷作硬化

普沖：斷面塌角及光亮帶部分冷作硬化。

精沖：全斷面冷作硬化，可以提高接觸面強度。

毛刺

普沖：毛刺較小，允許值一般為10%的料厚，沒有特殊要求可以不用單獨去除毛刺。

精沖：一定會產(chǎn)生毛刺，并且毛刺為硬毛刺，必須通過額外工藝去除。

模具結(jié)構(gòu)差異

精沖模具是一種復(fù)合模具。與普通模具不同的是，復(fù)合模具可以在壓機一個動作周期，通過一個模具工位，完成多個成型或分離動作?？偨Y(jié)的說，精細(xì)沖裁的模具結(jié)構(gòu)上比普通沖壓模具多一個齒圈壓板與頂出器，而且凸凹模間隙極小，凹模刃口帶有圓角。

使用設(shè)備差異

普通沖壓設(shè)備一般為提供單向動力（也有雙動力壓機，加工特殊形狀產(chǎn)品），即沖裁力。臺面差異也很大，比如800T的壓機臺面長度從2m左右到5m左右都有。精沖機可以提供三個動力，沖裁力、壓邊力、反頂力。且精沖設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，臺面很小，800T左右的精沖機臺面長度普遍在1m左右。當(dāng)然和普通沖壓機一樣，精沖機還需要其他配套的輔助設(shè)備。一般精沖機的必要輔助系統(tǒng)有開卷校平送料機、模具潤滑系統(tǒng)和零件廢料分離系統(tǒng)。

精沖設(shè)備的主要生產(chǎn)廠商有Feintool、ESSA、Schimid、SMG和Osten。

國內(nèi)市場中基于低成本的需求，催生了簡易精沖機和精沖模架的存在。 簡易精沖機就是在普通沖壓機下加一些輔助設(shè)備，例如油缸，來實現(xiàn)三動力的功能。 精沖模架指的是在普通沖壓機上，通過模具加上各種壓力源來實現(xiàn)精沖的功能。需要注意的這類簡易精沖設(shè)備并不能用來生產(chǎn)厚度較厚，或者是材料強度較大的產(chǎn)品。

03 ABC分享會 - 精沖產(chǎn)品的后處理工序

跟普通沖壓件沖壓完成即是成品不同，精沖工藝通常會伴隨著后處理工序，不會單獨作為產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝存在。下圖列出了常見的一些精沖后處理的工序，除了這些工序以外，根據(jù)需求還會有校平、磨削、攻螺紋等處理。

• 去毛刺: 上一節(jié)中提過，精沖是一定會產(chǎn)生毛刺的，必須通過工藝去除，因為去毛刺是必要的工序。
• 機加：如果產(chǎn)品仍不能夠滿足需求，則需要更進一步的機加工。
• 清洗：將產(chǎn)品上的精沖油清洗干凈，這一步是必須的。
• 熱處理：可以提高產(chǎn)品的強度。

本節(jié)會著重介紹精沖工序和去毛刺工序這對搭檔。

去毛刺工序砂帶機

• 僅限平板件，去除毛刺能力強。
• 速度2~10m/min。
• 主要消耗品：砂帶，水，研磨劑，防銹劑。

毛刷機

• 平板件或非平板件，去除毛刺能力中等。
• 速度2~10m/min
• 主要消耗品：毛刷，水，研磨劑，防銹劑。

震動研磨機

• 小零部件。
• 震動周期：10min~60min。
• 主要消耗品，研磨石子，水，研磨劑，防銹劑。