精密高速冲压技术的 特点及应用

发展现状和市场前景

在通讯、汽车、设备、家电等行业朝高速网络化及智能化方向发展的大环境下，用于信号采集、连接、传输、控制的元器件包括连接器、传感器及芯片等关键零部件的需求量急剧增加，而且产品要求越来越细小、精密，这给电子信息与控制等行业带来了巨大的挑战和机会

针对这种细小、精度高、结构复杂的技术要求，大批量、长寿命和小批量、多品种的市场分化格局，以及成本日益加剧的竞争环境，促使精密高速冲压技术成为多方面满足这些条件的有效武器

对于冲压企业而言，特别是细小制件的精密高速冲压生产，需要注重技术及管理的积累、提高和不断完善，这是企业求生存、谋发展的必要前提，它需要从基础性的模具结构、材料特性、加工方法到项目管理、质量管理等方面进行系统研究，进而推进精密高速冲压技术的综合应用

较先进的以精密电子接插件、引线框架、小型传感器等为代表的工件，都在运用这项技术来实施研发及生产，除了显而易见的快速响应客户需求、大幅度提高效率以外，由于制件尺寸精度、形状及位置精度的提高，越来越多采用塑料封装、嵌入成型方式来代替高成本的组装作业

随着电子产品越来越集成、精细作为零件制作的主要工艺过程，精密高速冲压生产的应用前景必然更加广阔。在此情况下，很多高校如华中科技大学、南京航空航天大学也在对高速冲压状态以及在小间隙、特小间隙环境下，针对材料塑性变形机理、数字化仿真以及失效方式分析与企业一起开展了广泛而深入的研究。

精密高速技术关键点及解决措施

一般而言精密高速冲压技术针对尺寸形位精度要求高、材料厚度小〈低于0. 5mm) ,工艺过程通常不含拉深等复杂变形的细小产品因此模具尺寸通常不大大多在600mm以内。在这种技术特征下，通常会有两个共识：田精密。模具静态累计误差精度为0．002一0.005mm单个零件精度为0．001一0.002mm制件精度为 ± 0，02mm，一般公差为0，003一0、005mm（2）高速。一般指每分钟冲压次数为 800一15m，超高速一般指1500次以上

根据精密高速冲压模具的抗疲劳、减振、热变形、耐磨损等工作要求，我们需要对模具制造环节实施针对性的策略
高频率的交变/脉冲应力

冲模、凹模等零件的断裂绝大多数都是由疲劳而引起的，特别是在精密高速冲压的生产中，因此，如何减少疲劳断裂在精密高速冲模中的发生就变得尤为重要

具体而言，在切断疲劳源方面，零件结构设计应避免切口和大段差；零件加工过程中应防止表面加工损伤，或热交变引起的内部应力变化并采用抛光处理消除表面微小裂纹或改善内部应力。
在疲劳扩展方面，应当选用抗疲劳性能优越的材料，如细晶粒硬质合金钢、粉末冶金高速钢等，选取减少冗余量的工作行程并采用润滑等手段预防疲劳裂纹的扩展实践证明，通过零件表面抛光等后处理以及结合润滑措施，能使零件寿命提高3一5倍
振动引起的动态精度降低

模具精度主要取决于生产过程中的动态精度在高速精密的冲压生产条件下，振动将引起被加工材料的导向、定位、复位、移动以及模具各活动部件的导向、定位等受到很大程度的干扰，零件在整个模具当中的位置精度出现偏差，甚至形成共振，使制造过程失稳。因此，如何减少振动源和消除振动引起的隐患是必须要解决的重要环节。必须在设计阶段校核活动件的受力情况，采用限位块、弹性元件等限制振动范围，达到减振目的。

热量分布不均匀引起的精度降低

   冲压高速生产时，各活动部件的摩擦尤其是冲模冲切材料以及卸料过程，会产生很大的热量，这些热量会集中在活动面及冲切工作部位，使得热量分布不均匀，从而引起热变形的不均匀，造成精度等级降低。而高速冲压加工尤其是超高速加工的对象通常为薄料，一般在0，2mm以下，冲压间隙通常以微米为单位，如果微米级的热变形不能得到控制，很容易造成工作精度的丧失，引起发热加剧，进而导致疲劳和磨损的产生。

   因此，必须要通过活动部件及工作位置的均衡布置，增设冷却管路加速热量传递使热变形均匀，以及结构上采用可以补偿热变形影响的如拆分模板等一系列方法来控制变形。冲压机也需要配置能够降温的控温装置，被加工材料的润滑油也需要进行辅助降温

磨损加剧引起的精度降低及寿命损失

   在精密高速冲压条件下，模具表面的疲劳磨损、冲头刃口表层高温软化、冲切精度丧失，都会造成比常规冲压更快的磨损

结构稳定性及模具元件选用

   模具需要进行高刚性且灵活的结构设计，如模板长期稳定性的保持，需要进行超深冷、时效等处理，直接连接至工位的润滑系统，满足热平衡要求的冷却系统；减少振动产生及消除振动影响的装置，模具元件特别是弹性紧固件，需要针对失效机理选择耐久性能优良的器件

未来发展趋势

   随着产品创新和技术提升，更多的科技成果可以在精密高速冲压中得到应用如可以减少装配过程的模内复合加工或装配，即在模具内可以一次性完成不同制件的同时加工和装配，或者在冲压加工同时将其他装配件（如铆钉）送入模具，再进行装配以合并工序，这可以减少装配的二次定位误差从而提高装配件的精度等级。

   同时，传感器、影像测量控制等技术也为精密高速冲压提供了自动监测、控制、反馈的能力包括对冲压生产环节中的模具状况进行监测，制件出料后进行尺寸、位置精度监测，一旦有差异就即刻报警，或调整参数以进行预防性的维护保养

   精密高速冲压生产是涉及材料、设备工艺、测试、控制等一系列的先进制造和管理技术，该技术实现后产生的综合效益相当显著，该领域诸多技术的持续发展，必定会使精密高速冲压技术在电子信息、测量控制等行业扮演更重要的角色。