前言

　　隨著光纖激光技術的不斷進步，中國沖壓激光加工成本的持續下降，鈑金加工市場上出現了一股明顯的趨勢，國際沖壓就是將原本用于數控沖床沖壓的中等批量以下的產品，逐步轉移到數控激光切割機上來完成。沖壓模具但是行業內人士也清晰地認識到，數控沖床目前仍有其無法取代的優越性，沖壓行業現狀其集中體現為以下幾點：與數控沖壓成形相結合的鈑金加工;批量巨大的非切邊沖孔類鈑金加工;密集網孔的鈑金加工。

　　目前這三種鈑金加工緊密依靠于數控沖床的特性，仍然在鈑金加工過程中產生了巨大的經濟效益。

　　解決方案

　　本文就如何在合理運營成本的情況下完成高質量的密集網孔沖壓加工來展開討論。

　　技術要求

　　網孔零件大致有以下幾類產品：機柜基站的通風門板、地鐵隧道的普通墻板和天花、流體設備的篩網、劇院會場等公共設施的消音墻板。

　　各個不同產品的網孔沖壓技術要求：⑴機柜類別的網孔要求更大的通風效率，因此對密集度有較高的要求;⑵隧道類墻板和天花相對是為了有限降噪和減重，因此更多的是對平整度有一定的要求，從而便于現場裝配;⑶流體篩網除了對通過效率有要求的話，還因為流體本身所帶來的壓力對零部件的剛度有較高的要求;⑷公共設施類的消音墻板往往要求加工的孔洞直徑較小，同時對產品的表面質量也有很高的要求。

　　由上可見，我們所討論的密集網孔沖壓，并不是簡單的“打篩網”，而是有著一定技術含量的高效鈑金加工工藝，并且會因為加工廠家對于部分技術要求的疏忽而造成海量的經濟損失，這些損失不僅僅體現在普通模具的大量快速損耗，還體現在為此而不得不進行的二次、三次加工，以及由此帶來的意外的次品率和報廢率。

　　特殊要求

　　典型的群孔沖壓案例和相應技術要求。

　　⑴客戶不允許二次矯平的密集網孔板(圖1)。此類網孔板的技術難點主要在于群孔沖壓后的巨大撓度，以及由于板材翹曲造成的沖壓過程中的撞板事故。

　　⑵孔距與板厚非常接近的密集網孔板。此類網孔板的技術難點在于網孔間材質，由于過近的孔距所造成的扭轉，從而容易造成整張網板的報廢。

　　⑶孔徑與板厚非常接近的密集網孔板。此類網孔板的技術難點在于孔徑幾乎接近甚至小于板厚，由此造成沖壓過程中的模具頻繁斷針，使得整個沖壓效率過低，導致成本過高。

　　⑷材質較為堅硬的密集網孔板。此類網孔板的技術難點在于由于板材材質的抗剪強度較大，從而引起模具沖針的快速磨損，并加劇斷針產生的頻率，導致超高的產品報廢率和模具耗損率。

　　⑸鋁/鋁合金材質的密集網孔板。此類網孔板的技術難點在于鋁板在沖壓過程中會產生巨量的鋁碎屑，粘留在模具表面和模具導套內部，在反復的碾壓過程中，造成模具的快速磨損乃至報廢。

　　上述這5種網孔板的沖壓，基本上涵蓋了目前各個廠家所碰到的較為頭疼的問題，并始終揮之不去。

　　而與此同時，很多廠家也在該種工藝中采用了一些錯誤的方法，導致了該問題的進一步的加劇，譬如：

　　⑴使用了對中度較差的，甚至無法保證對中度的數控沖床。部分品牌的數控沖床的大尺寸工位(譬如厚轉塔類型沖床的D工位和E工位)的對中度實際上非常糟糕，此外，即使是有口碑的數控沖床，如果沒有得到很好的維護和保養，其對中度也一樣會隨著時間的推移而喪失。如果此時錯誤的選用了該工位，那么品質再好的模具，想法再周密的方案都會成為空談。

　　⑵使用了對中精度較差的模具導套。在選用群孔沖壓的導套時，生產廠家務必要使用導向精度高，與工位配合度高，同時質量過硬的，具有一定口碑的導套，同時越新越好，因為導套的導向精度與群孔沖壓時碰到的各種質量問題息息相關。

　　⑶使用了材質較差，紅硬性指標過低的沖芯和下模。群孔沖壓是一種密集加工工藝，因此，群孔模具里面的沖針所經受的沖壓打擊頻率要遠遠高于普通模具的沖芯。特別是很多廠家由于工位或者資金的限制，往往使用一套群孔模具來打擊上萬個網孔時，沖芯和下模的材質的好壞，以及紅硬性的差異，將會直接決定群孔沖壓成功與否。因為劣質的沖針會因為持續高溫而使得其硬度過快失效，導致嚴重的質量事故。

　　⑷使用了表面粗糙度太大，或者沒有涂層的沖芯。很多劣質的沖芯的刃部并沒有得到精磨處理，因此刃部側面的粗糙度很大，由此帶來巨大的摩擦系數，導致沖芯表面上很容易產生積屑瘤，并在沖壓過程中反復擠壓沖芯和下模，造成快速報廢。而沒有涂層的沖芯，在沖壓不銹鋼板和鋁板時，則會在黏著磨損和擠壓磨損的雙重影響下，造成了模具的快速鈍化。

　　⑸使用了錯誤的群孔模排版。群孔模具的排版也同樣是一門學問，很多工程師誤以為在排版的時候，群孔沖針的數量越多越好，這實際上是個巨大的效率黑洞。

　　沖針數量的選擇的原則是，如何用最少的沖壓次數完成網孔零部件的制作，而非在一個工位上布入最多的沖針。以下為一個簡單的實例來說明，如圖2所示為1個20孔的零部件，如果采用單孔打擊的話，需要20次完成針對這個零部件，就會產生很多種群孔模具的排布方式，譬如2×2布局(圖3)可以一次性完成4個孔的沖壓，3×2布局(圖4)可以一次性完成6個孔的沖壓，但是經過模擬我們發現一個有趣的現象：2×2布局實際上只需要進行4次群孔沖和4次單孔沖，就可以在8次內完成這個零部件的加工;而2×3布局卻需要2次群孔沖和8次單孔沖，即需要10次沖壓才能完成該零部件的加工。將這種案例擴大到一個有著數千網孔的零部件的話，那么就更容易看出，合理的群孔模具的排版所帶來的巨大的效率提升。

　　20孔-群孔沖壓舉例-單孔沖需20次

　　20孔-群孔沖壓舉例-4孔模具需8次

　　20孔-群孔沖壓舉例-6孔模具需10次

　　⑹使用了錯誤的編程和路徑。群孔沖壓的編程同樣也是一門深厚的學問，部分工程師將刀具導入軟件后，直接啟動自動排版路徑，并直接采用這個路徑作為群孔沖壓的路徑。在這里需要強調的是，不同的公司出品的不同的軟件，由于其核心算法的不同，會產生效率，效果截然不同的路徑，從而導致不同質量的網孔板產品。另外，部分工程師由于懶惰的原因甚至將群孔模進行順序沖壓，將沖壓累積的形變勢能向板材的一端推送，最終造成了一個翹曲極其嚴重的產品。

　　⑺使用了錯誤的沖壓方式。有不少的鈑金加工從業廠家，用一個B工位的模具來沖壓網孔產品。且不論上萬次沖壓所帶來的嚴重低效加工，單這上萬次沖壓所帶來的多余的形變勢能所造成的板材翹曲就很大。

　　技術方案

　　接下來，我們可以針對群孔沖壓應用中最難點的微孔距和微尺寸群孔沖壓，來給出相應的技術方案。

　　⑴所謂微尺寸群孔沖壓，是指每個單孔的直徑與板厚之間非常接近的群孔沖壓方式，如果按照材料材質來劃分的話，那么在下述比例范圍內孔洞尺寸符合對于微孔的定義：針對鋁板，單孔孔洞直徑為板厚的50%～120%;針對碳鋼板，單孔孔洞直徑為板厚的75%～120%;針對不銹鋼鋼板，單孔孔洞直徑為板厚的100%～150%。

　　⑵所謂微孔距群孔沖壓，是指每個單孔之間的邊距與板厚之間非常接近的群孔沖壓方式，雖然每個單孔的孔徑遠遠大于板厚。這種方式最大的難點在于孔間材料在反復的沖壓過程中所產生的扭曲和變形。

　　1)微孔/微距群孔沖壓存在的問題：群孔模具的部分沖針容易產生斷針。產生這個問題的原因在于，由于機床和模具的精度，以及對于沖針的加持問題，使得沖針與下模側邊產生不必要的刮擦或者扭轉，從而導致了斷針的頻繁發生。

　　2)微孔/微距群孔沖壓的前提條件：

　　①保證鈑金工廠使用的是市面上有口碑的數控沖床，由于中國市場上的該類設備多如牛毛，價格從40～600萬元不等，因此，使用單位首先要對自身使用的數控沖床有一個正確的評估，看看該設備是用于滿足一般沖孔的需要，還是有更高的要求，從而決定該項目是否上馬。

　　②即使是品牌機床，也需要考察該設備的使用狀態，我們必須要使用機械式，或者光電式對中棒(圖5)，對計劃使用的工位的對中度要進行謹慎細致的檢測，如果該工位已經失去了原本應有的對中度話，那么該項目將無法進行。

　　③除此以外，使用單位還應同時檢查該機床的夾鉗狀態是否完好，絲杠和運動單元是否運行正常，以防止在板材移動過程中的定位失效。

　　④使用單位還需要與最終客戶確認，該零部件在加工時是否允許模具采用油浴潤滑，是否允許板面刷油，如果客戶允許使用潤滑油(圖6)的話，那么還要確認自身機床是否配有氣吹或者點滴油浴潤滑功能，如有請務必開啟，如沒有，則需要購置多把群孔模具，以防止沖壓過程中產生不必要的沖芯和下模過熱問題，最終導致模具快速磨損乃至報廢。

　　在確保了以上邊界條件無誤后，我們就可以導入全導向模具這個概念，來完成微孔/微距的群孔沖壓工藝了。

　　3)全導向模具特征。

　　所謂全導向模具實際上就是模具廠家，利用自身的高精度加工能力，將先熱處理的高硬度材質進行硬加工，在確保模具導套不受后道熱處理影響的同時，還引入高精度的研磨工藝，從而保證了模具的每個零部件具有盡可能小的配合比，使得整個模具的裝配公差鏈達到最小。

　　以MATE生產的厚轉塔超能全導向模具，或者村田馬拉松全導向模具為例，最終體現在客戶面前的是，其沖芯可以通過退料板的開口，同時在每邊僅僅留下0.02mm的間隙，從而保證了沖芯在沖壓過程中，可以直上直下，也可以落在下模開口的中心位置，從而在模具這一端，盡可能的保證了沖針與下模孔之間的對中度。

　　通過這種方式，在客戶端保證了機床精度的同時，模具也將自身的精度提高到盡可能高的水平，從兩個方面確保了微孔/微距群孔沖壓的正常進行。

　　4)全導向微孔/微距沖壓注意事項。

　　于此同時，客戶端還需要密切注意以下的問題：

　　①機床的操作工是否受到過常規的培訓，是否能夠通過聽覺和視覺來判斷模具的沖壓狀態是否正常，是否需要研磨，是否需要再次調整工位對中度。

　　②該群孔產品的孔洞數量與密集程度將決定，該產品的加工是只需要一副模具即可，還是需要若干副模具來減少孔洞過多所導致的模具過熱問題。

　　③工藝工程師是否選對了群孔模具的布局，沖壓產業報告以及是否編程了正確的蛙跳式群孔沖壓程序。

　　④群孔沖壓是否選擇了相應的沖壓速度和板材移動速度，沖壓技術是否執行了對于模具和設備的按時保養，是否執行了對于零部件毛刺狀態的實時監控。

　　來源：中國鍛壓網