五金沖壓件是通過金屬板材在模具與壓力機作用下成形的零件,廣泛應用于汽車、家電、電子等領域。其工藝鏈條復雜且技術性強,需綜合考慮材料、設備、模具及工藝參數。以下是核心加工工藝的詳細說明:
一、工藝準備階段
1. 材料選擇與處理
- 常用材料:冷軋鋼板(SPCC)、不銹鋼(SUS304/316)、鋁合金(5052/6061)、銅合金(黃銅H62)等。
- 預處理要求:板材需進行清洗(去除油污)、矯平(消除應力)和覆膜(防劃傷),部分材料需退火提高塑性。
2. 模具設計與制造
- 結構設計:根據零件形狀設計復合模、級進模或單工序模,需通過CAE軟件(如AutoForm)模擬成形過程,預測開裂、起皺等缺陷。
- 材質選擇:模具鋼材常用Cr12MoV(耐磨)、SKD11(高硬度)或硬質合金(超長壽命)。
二、核心成形工藝
1. 沖裁(分離工藝)
- 原理:通過凸模與凹模的剪切作用分離板材,分為落料(取外形)和沖孔(取內孔)。
- 關鍵參數:間隙控制(通常為板厚5%~10%),刃口鋒利度直接影響斷面質量(光亮帶占比)。
- 典型應用:電器外殼開孔、支架零件輪廓切割。
2. 彎曲(折彎成形)
- 工藝分類:自由彎曲(通用性強)、校正彎曲(精度高)。
- 回彈控制:采用過彎補償(角度偏移設計)、局部加壓或高頻感應加熱降低回彈量。
- 案例:鉸鏈折彎角度需控制在±0.5°以內,常用三次彎曲法逐步成形。
3. 拉伸(深沖工藝)
- 過程特點:板料在雙向拉應力下流動成形,易出現底部破裂或法蘭起皺。
- 潤滑要求:使用高粘度拉伸油(如含氯系添加劑)減少摩擦,多道次拉伸需中間退火(恢復塑性)。
- 典型零件:不銹鋼鍋體、汽車油箱殼體。
4. 局部成形工藝
- 翻邊:在預制孔邊緣形成豎立凸緣,用于螺紋底孔或加強結構(如車門鉸鏈安裝位)。
- 脹形:通過液壓或橡膠介質使板材局部擴張,適合制造波紋管、異形容器。
- 縮口/擴口:管件端部直徑調整,如滅火器噴嘴成形。
三、后處理與質量控制
1. 去毛刺與整平
- 振動研磨(批量處理)、激光去毛刺(高精度零件)或手工修整(復雜曲面)。 - 校形工序通過精壓模具消除殘余變形(如平面度≤0.1mm/m2)。
2. 表面處理
- 防腐層:電鍍(鍍鋅、鍍鎳)、磷化(汽車底盤件)、達克羅涂層(耐鹽霧>500h)。
- 裝飾處理:噴粉(啞光/高光)、陽極氧化(鋁合金手機中框)、蝕刻紋理(高端家電面板)。
3. 檢測與驗證
- 尺寸檢測:三維坐標測量機(CMM)比對CAD模型,關鍵孔位精度需達IT8級。
- 性能測試:硬度計(HRB≥80)、鹽霧試驗(中性鹽霧72h無銹蝕)、疲勞壽命測試(汽車懸架件循環加載50萬次)。
四、技術發展趨勢
1. 智能化升級
- 集成視覺定位系統的伺服壓力機,實現±0.01mm動態精度補償。
- 模具內嵌傳感器實時監控沖壓力、溫度變化,預防異常停機。
2. 綠色制造技術
- 水基潤滑劑替代礦物油(減少VOCs排放),激光清洗替代化學脫脂(零廢水)。
- 仿真驅動的輕量化設計(拓撲優化減重20%~30%)。
五、常見問題與對策
問題類型 | 成因分析 | 解決方案 |
沖裁毛刺過大 | 模具間隙不均/刃口磨損 | 調整間隙分布,定期研磨刃口 |
彎曲角度超差 | 回彈補償不足/材料批次波動 | 修改模具補償角,加強來料檢驗 |
拉伸件側壁起皺 | 壓邊力不足/潤滑過度 | 增加氮氣缸壓力,改用低流動性油脂 |
表面劃痕 | 模具表面粗糙度不足 | 拋光模腔至Ra0.2μm,增加送料膜 |
總結
五金沖壓工藝需深度融合材料學、力學與制造技術,未來將向高精度(微米級成形)、高效率(連續模沖速≥1200次/分鐘)、高環保性方向發展。企業需在模具壽命管理(如TD處理提升3倍壽命)、工藝參數優化(AI驅動的參數自學習系統)等環節持續投入,以應對復雜零件的定制化需求。