不銹鋼薄板高密度小孔沖壓加工及模具優化設計策略分析

王麗

摘? 要：不銹鋼真空吸濾網是真空吸濾機組成的中重要零件之一。文章對真空不銹鋼真空吸濾網加工中運用的加工方式進行說明，并在現有的加工設備條件下，結合生產成本和技術推廣復雜程度的情況，提出運用沖壓的方式進行加工，并針對薄板沖裁的情況，分析出沖裁變形的過程，并要根據大量的實踐過程研究的基礎，對真空吸濾網的沖壓技術和模具結構進行科學的設計。

關鍵詞：不銹鋼薄板;小孔沖壓加工技術;模具優化設計

中圖分類號：TG386 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）05-0078-02

不銹鋼具有非常好的抗腐蝕功能，以及較高的強度、硬度和韌性等性能。其中的薄壁不銹鋼EGR波紋管已經廣泛的運用在與歐美發達的國家啟程排氣系統中，在滿足于排放標準且發動機改動不大的情況下，EGR波紋管產品將成為汽車發動機排氣系統的首要選擇[1]。而我國國內市場對于EGR波紋管產品的需要也在逐漸增長，EGR波紋管運用的是薄壁不銹鋼管液壓成型工藝。而薄壁不銹鋼管，現有的技術運用的是鎢極惰性氣體保護焊（TIG焊）進行焊接制作

的，但是其焊接工藝技術速度很低（一般小于6m/min左

右），如果提高速度的話，會對工藝質量造成很大的影響，會出現咬邊、駱駝焊道等形狀上的缺陷，這樣會嚴重約束共計生產的效率。綜合以上的情況，這對工程進行低成本、優質、高品質的不銹鋼焊接技術提出了很高的需求。

1 小孔加工技術策略現狀和發展方向

在常有的機械加工過程當中，孔加工所占有的加工比例是非常大的，具有效的數據收集，孔加工約占有了整體機械零件加工的總量的三分之一左右，且還占有機械加工總時間的四分之一左右，在孔加工的過程中，特別是微小孔的加工是難度最大的[2]。就目前的現有技術來看，不論是國內還是國外，對于微小孔技術并沒有統一的定義，一般將直徑小于刀的孔統稱為微孔，將直徑的孔統稱為小孔，隨著社會科技的不斷發展，出現了越來越多的帶有微小孔的機械零件，比如汽車、摩托車的燃料噴油嘴、汽化器、航空航天慣性陀陀螺中的儀表元件、電子打印機打印頭、印刷電路板等等，都需要微小孔零件。由于產品性能的不斷提高，對于孔的精確度等方面的要求也越來越高，所采用的材料也越發的多元化，其中包括硬質合金、精鋼石等硬度較強不容易切割的材料，這都在無形間增加了微小孔工藝的加工的難度，微小孔的加工方式可以按照原理分成機械加工和特種加工的兩類加工方法，又可分為粗加工和精加工。

1.1 小孔鉆削

在鐘表的鑄造中，是最開始采用鉆頭來制作小孔的，但是由于加工方式的不斷進步，后期創造出了電火花加工、激光加工等微小孔的制造方式，當下，對孔的精確度要求非常高的時候，而且對孔的深度也有很高的要求的時候，鉆削微小孔在資金控制上和工藝精確度上還是比較優秀的，因此，在很多的工廠車間在進行鉆削方法就還是采用的微小孔的工藝方式，在對微孔進行工藝制作的時候，因為鉆頭的尺寸比較小，所以在鉆削的時候不能像普通鉆孔那樣使用鉆套，橫向穩定性不好，故鉆頭易折斷。因此，小孔的鉆削機理和鉆削過程與普通鉆削有著本質的區別。

1.2 接種加工

隨著近幾年材料工藝向著高強度、硬度發展，材料進行加工的時候，經常會需要在一些因為硬度和強度較高，所以難于加工的材料，例如：陶瓷材料、硬質合金、磨具鋼、精鋼石等等，在這些材料上進行小孔和深孔的加工。如果這些材料要運用到傳統加工的方法的話，交工效率會很低甚至無法加工，所以由于當下工程生產的需求，特種加工技術在輕度和硬度過高的材料上的小孔加工方面就具有自己獨特的優勢。這些小孔的特種加工方法主要包括電火花加工、電解加工、激光加工、超聲波加工、電子束加工等。

2 模具結構

全長導向是小孔沖模的凸膜的全長導向結構。該結構可以給凸膜可靠的導向，其主要特點如下[3]。

（1）具有較高精度的導向。圖1所示的卸料板6剛性較高，因為卸料板6內裝配有導套7，所以卸料板6可以保持與模座的平行角度，這樣一來，裝配于卸料板6里的凸膜護套4就能相當準確的和凸膜3進行滑配，而且當凸膜受到意外的側向力的時候，可以防止凸膜3不至于發生彎曲。

（2）在沖孔周圍相對材料進行施壓。在沖壓的時候，卸料板6不接觸材料，而凸膜護套4壓緊材料，由于凸模護套4與材料的接觸面積比較小，會將強力彈簧8的壓力送到材料上，如圖1所示，形成材料上沖孔附近受到的所承受的單位面積壓力較大，可以讓沖出孔的斷面比較光潔。

（3）縮短式結構。在進行沖直徑零點三到零點八毫米的小孔時，可以運用圖2所示的縮短式結構的凸膜護套。在圖2所示中，以固定套2可以代替三個扇形塊，減掉圖1所示中的固定板9，可以使凸膜護套3長度剪短，這樣更方便于導向孔的加工。圖2所示中的扇形塊座1，可以固定套來替換，卸料板5上開有沉孔，凸膜套3盡可能的縮短，固定套2以及凸膜護套可以伸入卸料板5，固定套包住凸膜護套開有扇形槽的一邊，可以有效的預防凸膜護套3的徑向變形。

3 加工方案的確定

3.1 零件加工技術的分析

沖壓技術能夠規劃出一個沖壓產品，通過幾道工序沖壓完成。以及每一個環節的技術施工進行內容，沖壓加工技術、工藝對沖模設計、工藝制造、技術調試的影響都非常大。有效的縮短模具的時長、從而降低模具制造的資金成本、保證沖壓件的質量，這三個工藝程序可以起到至關重要的作用，沖壓技術的基本設計規則是：材料的利用率要高，材料成本耗損要盡量少，最好讓所有的材料都要發揮加工的價值。要結合工廠中具體的條件，設計出的工藝方案要符合當下技術上的可行性。資金方面要合理，技術流程上的組成方式要和技術流程上的排列順序相互貼切。要能確定沖制質量過關的工件工序步驟盡可能的少，生產的效率達到有效的提高、設計出的工藝方案，要方便工廠中車間的生產步驟。一個科學的沖壓技術保證材料的消耗成本變低、節省制造步驟，模具組合結構簡單，更方便造作，質量過關使用壽命很長。所以，制定出一個合理的沖壓工藝方案是非常重要的。

3.2 加工技術方案的確定

根據以上對于零件的技術說明，結合現有的設備情況，我們可以選用系列數控沖模回轉頭壓力機，來進行零件的沖壓加工，型號是機械主傳動式數控沖模回轉頭壓力機，采用氣動或者是液壓式離合制動器，活動式大工作臺面、噪音小。這種型號的壓力機、方向的工作行程分別是：在方向上，它具有多次自動位移的功能，哪怕是很長的工件，在理論的基礎上也可以通過壓力機的位移功能，進行反復的移位而實現超長部分的沖孔加工、機床除送進步距精度高外，被沖工件能夠在方向上同時準確移動，按照之字形方向送進，這樣就能夠完全有把握的按照之前編輯的加工程序，從而制造出合格的網版，壓力機最高沖孔頻率高達三百次min，是一般壓力機速度的六到十倍。這樣就提供了用沖頭數少而且結構小的磨具速度沖制大量小孔零件的可能性。機床通過數控指令，每一次沖孔之前，壓料裝置事先將沖孔區四周范圍的板料牢牢壓緊，這樣沖孔之后，這樣就能大大減少了沖孔的變形量，這樣對保證吸濾網的質量大為有利。

4 結束語

綜上所述、冷沖壓與其他的加工方法相比較，有很多的不同之處，所以在正常的工業生產施工過程里，特別是在大批量生產得到了廣泛的使用，工業部門都逐漸的運用冷沖壓來進行產品零件的生產。比如：機械零件制造業、車輛大批生產、航空航天工業部門、電子器械廠家、電器生產廠家、以及人民日用品等等行業，沖壓件的占比都很多。在以往的年代，很多的鑄造業、鍛造業、切割加工等廠家的加工方式，制造出來的機械另加，都已經被現在質量比較高、高度也很強的沖壓件所代替了。科學的運用沖壓加工技術、能夠很大程度的提高工廠的生產率、還能夠合理的降低資金成本問題，有效的提高零件質量，促進使用率。綜合來說，沖壓技術的大范圍普及是很有必要的，也是必然的。如果不能逐漸的普及沖壓技術，諸多的工業部門的產品想要提升生產率、降低成本等等，會很難實現。

參考文獻：

[1]曹宇鵬.激光沖擊波誘導金屬薄板動態響應與殘余應力形成機制研究[D].江蘇大學，2016.

[2]應業勇.TC4鈦合金激光焊接變形與光致等離子體的行為研究

[D].湖南大學，2016.

[3]李凱.鋁合金激光深熔焊接氣孔缺陷形成過程研究[D].上海交通大學，2016.