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超精密沖壓高速沖壓加工技術
超精密沖壓是一種高速沖壓加工技術,以高精密機床為加工平臺,通過精密的沖壓機,在短時間內對工件進行連續的沖壓機壓力加工。超精密沖壓以高精度和高效率為特征,最大限度地減少工件材料和機械磨損,降低能耗和加工成本。在超高速沖壓加工技術中,超精密沖壓設備(包括壓機)的轉速通??蛇_到每分鐘萬轉以上,同時設備的結構設計和工藝結構都能夠滿足超精密成形系統對壓力及速度的要求。
1、材料
超高速沖壓所需材料的密度和形狀決定了需要滿足強度、剛度、塑性等多種性能要求,材料的選擇對加工性能有著重要的影響。一般情況下可以采用鑄鐵作為沖壓材料。由于其強度高,重量輕,可減少模具體積和降低成本且易維修,而鋁合金具有良好的力學性能和耐腐蝕性。但是由于超高速沖壓的速度非??欤ㄍǔ4笥诨虻扔谝羲俚?0倍),對材料提出了更高的要求,因此要求材料的密度越低越好。
2、成形方式
超精密沖壓工藝的特點是:設備精度高,工效提高及材料利用率提高。利用模具設計的方法優化沖裁時模具結構材料和結構尺寸等基本參數。在實際工程中最常用的加工方法有以下幾種:壓痕成形、壓痕成形和壓痕成形。
(1)壓痕成形:沖裁時將工件壓在壓痕模具上形成一個凹槽和圓弧以防止擠壓金屬后產生痕跡。
(2)壓痕成形:沖裁時將工件壓入模具中而不損傷模芯。
(3)壓痕成形:工件壓痕成形是對模具結構進行優化以減少凹槽或圓弧造成的變形。
3、工藝參數
(1)沖程速度:在傳統的沖壓工藝中,沖模最大速度是壓板所能達到的最大壓力(mm)。隨著沖模的進步,可通過改變沖模的設計來調整沖程的速度。
(2)沖模與支撐結構:采用錐形的壓板支撐方式。這種形式不僅可以提高壓板芯與支撐結構的接觸角度,使墊片更易加工,而且可以降低工件的應力。
(3)板材厚度:通常情況下,板材厚度與沖壓速度成正比關系。
4、控制手段
由于超精密沖壓機床加工的工件一般是體積大、精度高、表面粗糙度好且加工工藝要求很高的工件,為提高加工精度或減少工件加工后對機床的修整要求,應選擇各種高精度控制手段如刀具速度控制、精度控制和運動控制。而控制手段多采用數控機床,其精度控制通常采用數字控制技術,即在控制系統中設置一個特定的計算機程序,使程序能按照一定規律自我調整其運動。如德國機床控制系統所采用的脈沖控制技術。
5、應用領域
自上世紀80年代以來,通過對精密沖壓技術的不斷發展,已形成了超高速沖壓、超精確成形、超低壓及微型機械等多個領域,并在不同行業中得到了廣泛的應用。在汽車制造行業中,可以應用超精密模具沖壓及柔性制造加工技術制造汽車零部件,實現“少零件、高精度”的目標;在飛機工業中,超精密沖壓機可以提高零件加工效率和可靠性;在航空航天和精密儀器加工領域中,超精密沖壓技術可以實現更高精度的成形、提高產品精度和生產效率。此外,由于其高速、精確化的特點以及特殊表面處理工藝的應用需求,它可以發展成為一種高性能、多功能零件生產線。