在各類機(jī)電與家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)零件中，大量采用料厚t＞0.5～16mm的各種金屬材質(zhì)、形狀復(fù)雜的板狀零件。由于其尺寸與形位精度要求高，特別是沿料厚方向要求光潔、平直。常規(guī)的傳統(tǒng)加工方法是由沖壓供坯，用車、銑、刨、磨等切削加工達(dá)要其技術(shù)要求，不僅工藝流程長、工序多，耗用工（臺(tái)）時(shí)多，生產(chǎn)效率低，而且零件互換性不好，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高，不能適應(yīng)大量生產(chǎn)需要。

實(shí)踐證明，在料厚t＞3mm的中厚板和t＞4.75mm厚板零件大批量生產(chǎn)中，推廣應(yīng)用精沖技術(shù)取代有削加工，不僅可以取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可以杜絕目前普通沖壓生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生的壓手?jǐn)嘀溉松韨κ鹿剩麥p沖壓噪聲對環(huán)境的污染，獲取令人滿意的職業(yè)安全與環(huán)保效益。采用現(xiàn)代沖壓領(lǐng)域中的精密沖裁高技術(shù)，也充分體現(xiàn)出“以人為本，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展”的科學(xué)發(fā)展觀。圖1所示為由瑞士Feintool AG Lyss/schweiz精沖公司為用戶提供的精沖件。
這些板狀零件用其他加工方法都難以完成。即便用各工種組合切削加工，不僅效率低、質(zhì)量難保證，而且成本很高。圖1所示絕大多數(shù)是不同牌號(hào)的鋼板材質(zhì)，80%以上是汽車用精沖件。分析圖1示出的精沖件可以看出其如下特點(diǎn)：
1）形狀復(fù)雜，尺寸與形位精度高，多數(shù)料厚t＞3mm～12.5mm，為中厚板與厚板精沖件，沖切面平直、光潔，質(zhì)量可與切削加工相媲美。
2）精沖件輪廓清晰、塌角小，一些孔邊距與孔間距（壁厚）≤t并有壓凸、沉孔、盲孔及輪轂凸緣等成形精沖，尤其模數(shù)很小的漸開線、擺線、三角形、矩形、梯形等形狀高精度齒輪精沖件，都是用其他加工工藝難以制造的。
3）都是大批量生產(chǎn)和達(dá)到適度經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)電產(chǎn)品零件，包括：中卡載重汽車、轎車、摩托車等產(chǎn)品精沖件，均由原材料一模沖出成品件，不再切削加工。
4）精沖的沖切面因冷作硬化效應(yīng)，其表面硬度、強(qiáng)度大幅提高，耐摩擦性能和耐候性改善，用作運(yùn)動(dòng)面、摩擦面的齒輪齒廓、軸套等精沖件，其壽命會(huì)因此而提高。
精沖工藝的開發(fā)應(yīng)用
金屬板料的精密沖裁是成功應(yīng)用Theodor Karman理論的結(jié)果。該理論的核心是：固體在多向受壓的情況下比在單向受壓時(shí)塑性好、變形狀態(tài)更好，更易變形。在板料精密沖裁時(shí)，利用精沖模特殊結(jié)構(gòu)，在板料的剪切分離區(qū)，三向施壓形成立體壓應(yīng)力狀態(tài)，對材料進(jìn)行純剪切分離，實(shí)現(xiàn)精密沖裁。德國人F.Schiess于1921年根據(jù)這個(gè)理論發(fā)明了強(qiáng)力壓邊精沖工藝技術(shù)（簡稱FB精沖），于1923年3月9日獲取德國專利。
在上述FB精沖工藝技術(shù)推廣普及前后，還有其他多種精沖方法在不同國家開發(fā)研制成功，取得專利，有的還推廣用于生產(chǎn)。至今，還有一些簡易的精沖工藝，作為FB精沖技術(shù)的補(bǔ)充，在一些形狀簡單、僅局部需要精沖、尺寸小且產(chǎn)量不大以及沒有專用精沖設(shè)備的工廠中，推廣應(yīng)用，同樣可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，這些精沖技術(shù)如下：
（1）普通壓力機(jī)精沖技術(shù)
a、整修——用專用整修亦稱修邊模對落料與沖孔毛坯的沖切面進(jìn)行修邊加工以獲取平直、光潔及高精度的沖切面，包括：外緣整修、內(nèi)孔整修、疊料整修、振動(dòng)整修等。
b、光潔沖裁——采用微間隙或負(fù)間隙圓角刃口等具有特殊結(jié)構(gòu)的專用沖模，對高塑性的低碳鋼及有色金屬?zèng)_裁件進(jìn)行光潔沖裁，獲取光潔平整的高精度沖切面。常用的光潔沖裁工藝有：微間隙圓角刃口光潔沖裁、負(fù)間隙光潔沖裁、臺(tái)階式凸模精沖孔、同步剪擠精沖、擠壓精沖孔以及無毛刺沖裁等等。
（2）專用精沖機(jī)精沖技術(shù)
a、強(qiáng)力壓板精神——采用不同結(jié)構(gòu)的強(qiáng)力壓料板進(jìn)行壓邊、反頂及沖裁的精密沖裁（FB），包括：已普及用于生產(chǎn)的用V型齒圈強(qiáng)力壓邊的精沖技術(shù)和較少使用的帶鋸齒型壓板、錐形壓板、凸臺(tái)形壓板的精沖方法……等。
b、對向凹模精沖——利用平面切削原理，采用上下對應(yīng)的成對凸模與凹模按規(guī)定程度分次沖切，是日本人于1968年發(fā)明并在日本已推廣用于生產(chǎn)的精沖技術(shù)。國內(nèi)也有使用的但未推廣普及。
c、復(fù)動(dòng)和往復(fù)精沖——未推廣應(yīng)用。在現(xiàn)場的各類機(jī)電與家電產(chǎn)品沖壓件生產(chǎn)中，實(shí)際遇到需要和能夠進(jìn)行整體精沖的沖裁件種數(shù)有限。而且有相當(dāng)一部分沖件只需局部精沖，尤其只要精沖其群孔、群槽孔的一小部分，應(yīng)用普通壓力機(jī)精沖技術(shù)就更經(jīng)濟(jì)；對于僅需局部精沖獲得高精度孔形與孔距、無毛刺且沖切面光潔平整的內(nèi)形或部分外形的沖裁件，則可有光潔沖裁達(dá)到要求。
精沖的工藝技術(shù)水平
長期推廣應(yīng)用精沖技術(shù)的實(shí)踐說明，精沖件的質(zhì)量已達(dá)到切削加工件的水平。在大量生產(chǎn)中用精沖技術(shù)沖制料厚t＞0.5～16mm的各種板狀零件，特別是外形復(fù)雜的如齒輪、棘輪、凸輪片以及普通切削機(jī)床加工也十分困難的扇形齒輪、飛機(jī)剎車片、柴油機(jī)面板等，不僅能優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗，而且精沖機(jī)自動(dòng)化程度高，近幾年生產(chǎn)的新型CNC精沖機(jī)，功能齊全，多數(shù)為三動(dòng)全液壓O型機(jī)架閉式結(jié)構(gòu)，精沖過程全在密閉空間自動(dòng)運(yùn)作，操作十分安全，工作的噪聲不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的85dB（A）。精沖技術(shù)（FB）是沖壓領(lǐng)域的高技術(shù)，設(shè)備與模具都有頗豐的高技術(shù)含量，是前景看好值得大力推廣的新技術(shù)。
用精沖技術(shù)提升沖壓技術(shù)水平
精沖技術(shù)是一項(xiàng)由多種基礎(chǔ)工藝技術(shù)組合打造的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括：金屬治煉技術(shù)、原材料加工及其前處理技術(shù)、精沖模設(shè)計(jì)制造與修理技術(shù)，精沖潤滑技術(shù)、精沖專用設(shè)備研試開發(fā)制造與維修技術(shù)、理化計(jì)量與精密檢測技術(shù)、精沖工藝深化擴(kuò)展應(yīng)用技術(shù)等等。精沖技術(shù)改變了傳統(tǒng)板料沖壓工藝的毛坯生產(chǎn)性質(zhì)，可以用板、條、帶、卷料在專用精沖機(jī)上用帶各種形狀強(qiáng)力壓料板的精沖模一模成形沖制出尺寸與形位精度高、沖切面光潔平整、可與切削加工件相媲美的成品零件。近年來，板料的精密沖裁（Feinschneiden）已擴(kuò)展加工范圍成為可以精沖深孔、沉孔、盲孔、壓凸、壓花、壓印、鐓擠、翻邊……等精密沖裁與成形的復(fù)合加工，進(jìn)行各種復(fù)雜板料沖壓件的精密沖壓（Feinstan-zen）技術(shù)。
在普通沖裁中，由于凸模與凹模之間有一定的間隙，使沖裁件沖切面成為層次分明而粗糙的斜面，如圓形件的落料和沖圓孔則都帶有肉眼可見的錐度及明顯的塌角與毛刺。落料件的大端尺寸等于凹模刃口尺寸；沖孔件的小端尺寸等于凸模刃口尺寸。測量沖裁件尺寸與使用沖裁件時(shí)，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，而沖孔件則以小端尺寸為基準(zhǔn)。如果沖裁件的沖切面用作配合面、基準(zhǔn)面、聯(lián)接面、運(yùn)動(dòng)面、裝飾面……，有嚴(yán)格尺寸公差及形位精度要求，尤其平面度、垂直度、表面粗糙度要求時(shí)，特別是料厚t＞3mm的中厚板及厚板料沖裁件，傳統(tǒng)工藝就是由沖壓供坯用切削加工完成。自從F.Schiess發(fā)明的帶V型齒圈強(qiáng)力壓邊精沖技術(shù)于1958年后逐步推廣用于板料精密沖裁以來，高精度復(fù)雜形狀，沖切面要求平直光潔的中厚板，厚板零件則可用該精沖法沖制，質(zhì)量好、效率高，引起關(guān)注并爭先研究推廣。此后，便陸續(xù)有多種精沖方法在其他國家研試成功。1965年后國內(nèi)通過技術(shù)引進(jìn)與整套設(shè)備及模具的進(jìn)口以及在普通沖床和液壓機(jī)上搞簡易精沖等多種途徑，也開始推廣應(yīng)用精沖技術(shù)，曾精沖m=0.3的小模數(shù)片齒輪、連桿、凸輪、棘輪等零件達(dá)到IT7～8級(jí)精度作為成品零件直接用于產(chǎn)品裝配。近年來，精沖工藝主要是強(qiáng)力齒圈壓邊的精沖工藝在國內(nèi)儀器儀表、開關(guān)電器、汽車摩托車等機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)中逐步得到推廣，用于精沖t≤16mm厚的各種金屬板料沖壓件，取得了令人滿意的效益。精沖技術(shù)的應(yīng)用提升了沖壓加工的工藝技術(shù)水平，特別是一些外形復(fù)雜切削加工的難度很大的厚板沖裁件，如：t=7.5mm、45鋼的紡織機(jī)曲柄；t=12.5mm強(qiáng)度高達(dá)σb =750MPa的高錳耐磨合金鋼的飛機(jī)剎車片……等，都由精沖完成。精沖（FB）的理論依據(jù)及工藝技術(shù)水平，而且可以看出精沖模具與設(shè)備的特點(diǎn)，對沖壓技術(shù)的提升情況及可以取代切削加工的具體工藝技術(shù)數(shù)據(jù)。
精沖工藝的推廣應(yīng)用
我國開發(fā)推廣應(yīng)用精沖技術(shù)始于1965年，算下來已有四十年的歷史。而真正進(jìn)入推廣應(yīng)用的普及階段還應(yīng)該從1979年由筆者單位原一機(jī)部第十一設(shè)計(jì)研究院受部局委托在無錫召開的全國首次精沖技術(shù)交流會(huì)以后，在改革開放的大好形勢下，通過技術(shù)引進(jìn)、國際技術(shù)交流、合資與外資企業(yè)大量采用FB精沖技術(shù)的拉動(dòng)，國內(nèi)推廣應(yīng)用精沖技術(shù)才開始步入迅速發(fā)展的推廣普及期。
原一機(jī)部北京機(jī)電研究所作為國內(nèi)最早研究與開發(fā)精沖技術(shù)的單位之一，又是國家精沖技術(shù)研究開發(fā)中心，對精沖理論和精沖潤滑劑等進(jìn)行了卓有成效的研究并設(shè)計(jì)了液壓精沖模架及6300KN精沖機(jī)等，為國內(nèi)精沖工藝的推廣應(yīng)用做了大量工作；武漢長江有線電廠是用普通沖床精沖較早、較成功并引進(jìn)瑞士Feintool公司技術(shù)與設(shè)備的廠家。也是目前武漢地區(qū)的精沖加工中心之一。此后，上海、蘇州和廣州都建立了精沖專業(yè)廠和兼業(yè)廠。所生產(chǎn)的精沖件中絕大部分為鋼質(zhì)沖件而且80%以上是汽車、摩托車用精沖件，如上海交運(yùn)公司、蘇州精沖廠等主要生產(chǎn)汽車用精沖件。
國外精沖設(shè)備，特別是瑞士四家世界著名精沖公司：Feintool、Schmid、ESSA、Hydrel等出產(chǎn)的精沖機(jī)質(zhì)量不錯(cuò)，但價(jià)格高昂，國內(nèi)多數(shù)企業(yè)不愿購買，中小企業(yè)買不起。國內(nèi)雖在上世紀(jì)70年代后就有哈爾濱和內(nèi)江兩家機(jī)床廠開發(fā)生產(chǎn)出全液壓三動(dòng)精沖機(jī)，但液壓密封欠佳，技術(shù)性能尚待改進(jìn)。近幾年，由國內(nèi)精沖技術(shù)學(xué)者和專家組織在武漢成立華夏精沖技術(shù)有限公司，專門制造精沖機(jī)并與2002年8月研制成功第一臺(tái)具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HFB-2500A全自動(dòng)液壓精沖機(jī)。同時(shí)與武漢理工大學(xué)共建精沖技術(shù)中心。目前該公司已有三臺(tái)不同規(guī)格的HFB系列精沖機(jī)交用戶使用。并已形成年產(chǎn)12臺(tái)精沖機(jī)的生產(chǎn)能力。該公司制造的HFB系列全自動(dòng)液壓精沖機(jī)的主要特點(diǎn)：自動(dòng)送料、廢料自動(dòng)剪切、模具安全防護(hù)、精沖零件精度高、沖切面光潔平直。HFB系列精沖機(jī)有公稱沖壓力從1600～6300KN六個(gè)規(guī)格可供選用。
推廣應(yīng)用精沖技術(shù)面臨的問題
精沖是沖壓領(lǐng)域中的高技術(shù)，在各類機(jī)電與家電產(chǎn)品制造企業(yè)中，如其產(chǎn)品達(dá)到適度經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，合理應(yīng)用精沖技術(shù)，可以獲得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、職業(yè)安全效益。推廣應(yīng)用精沖技術(shù)，需要很好地解決面臨的以下問題：
（1）更新觀念，以人為本，用精沖更多地取代切削加工
沖壓生產(chǎn)中的噪聲超標(biāo)和時(shí)有發(fā)生的壓手?jǐn)嘀傅娜松韨κ鹿适橇钊思彩椎膬蓚€(gè)難題，至今并沒有有效的消減辦法。“以人為本，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展”，在沖壓行業(yè)的體現(xiàn)首先是“生產(chǎn)必須安全，安全為了生產(chǎn)”。沖壓中噪聲多數(shù)超標(biāo)達(dá)95dB（A），有害于工人身體健康。精沖機(jī)多為全液壓驅(qū)動(dòng)，模具工作區(qū)外有密閉防護(hù)屏，全自動(dòng)運(yùn)作，勞動(dòng)強(qiáng)度低，噪聲一般不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的85dB（A），能確保安全生產(chǎn)，工作地噪聲污染小，符合“以人為本，可持續(xù)發(fā)展”的科學(xué)發(fā)展觀。而且精沖工藝生產(chǎn)t＞3mm的中厚板、厚板，具有復(fù)雜外形零件，切削及其他加工方法都難以實(shí)施大批量生產(chǎn)，而是精沖高技術(shù)的優(yōu)勢，理應(yīng)積極大力推廣應(yīng)用，更多的取代切削加工，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗。
（2）開展協(xié)作，互惠互利
克服計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期遺留的“大而全，小而全”，萬事不求人的傳統(tǒng)觀念，開展大協(xié)作，把需要精沖而自己又無能力精沖加工的零件外委協(xié)作。獨(dú)自開展精沖加工，需要有相關(guān)技術(shù)配套齊全、巨大的資金投入以購買昂貴的精沖設(shè)備；需要一批不同專業(yè)的技術(shù)人員支撐，周期長、投入大，外委協(xié)作不失為上策。但對于已達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模、精沖件需要品種多、數(shù)量大的產(chǎn)品制造廠，如汽車、摩托車、縫紉機(jī)、照相機(jī)、開關(guān)電器、儀表、家電五金……等，建立自己的精沖生產(chǎn)車間（點(diǎn)）只要設(shè)備負(fù)荷率足夠，效益會(huì)很好的。
（3）配套技術(shù)要跟上，關(guān)聯(lián)工藝要完善
推廣精沖技術(shù)涉及很多配套技術(shù)門類和工種以及直接關(guān)聯(lián)和應(yīng)用的工藝技術(shù)，是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
與實(shí)施精沖工藝直接配套的技術(shù)主要有：精沖原材料前處理技術(shù)、理化計(jì)量技術(shù)、潤滑技術(shù)、精沖模的設(shè)計(jì)與制造及修理技術(shù)、CNC精沖機(jī)操作與維修技術(shù)等等。這些配套技術(shù)門類都有專業(yè)工藝技術(shù)領(lǐng)域與成套設(shè)備，要有專門技術(shù)人員與技師從事作業(yè)，配合精沖所需工作。
與推廣精沖技術(shù)直接關(guān)聯(lián)的治金技術(shù)，關(guān)系到精沖模具鋼的精煉和精沖專用鋼種的開發(fā)、治煉任務(wù)。此外精沖模工作零件鍛坯的鍛造，是一項(xiàng)難度大，要求高的自由鍛工藝技術(shù)，都需要適應(yīng)精沖技術(shù)要求，逐步完善。
（4）精沖模的設(shè)計(jì)、制造與修理走專業(yè)化道路
與普通全鋼沖模相比，精沖模制造技術(shù)要求更高、難度更大，所需制模的高、精、尖設(shè)備品種多，制造工藝也復(fù)雜。由一定基礎(chǔ)的沖模制造專業(yè)廠制造精沖模更經(jīng)濟(jì)一些，提倡并推薦走專業(yè)化生產(chǎn)道路。
（5）專業(yè)技術(shù)人材的培養(yǎng)
精沖技術(shù)是沖壓領(lǐng)域中的高技術(shù)和發(fā)展方向。國家與相關(guān)企事業(yè)單位及有關(guān)聯(lián)的技術(shù)門類和科研機(jī)構(gòu)，應(yīng)注重培養(yǎng)專業(yè)人材及對有關(guān)專業(yè)人員有意進(jìn)行精沖專門知識(shí)與技能的培養(yǎng)。從實(shí)踐中培養(yǎng)專門技術(shù)人材，如從沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人員中挑選與培養(yǎng)推廣精沖技術(shù)的專門人才就會(huì)迅速入門、見效。
（6）編制精沖技術(shù)用各種國標(biāo)GB，填補(bǔ)空白
1986年后有關(guān)單位根據(jù)德國工程師協(xié)會(huì)（VDI）于1980年由瑞士Feintool AG Lyss/schweiz公司起草編輯出版的VDI-Richtlinie VDI3345 Feinschneiden，即：VDI-技術(shù)準(zhǔn)則VDI3345精沖篇和上述Feintool公司于1977年出版的新二版《Feinschneiden Handbuch für die praxis》即《Fein-tool實(shí)用精沖手冊》，編制了機(jī)械工業(yè)精沖技術(shù)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T6957-93精密沖裁件工藝編制原則、JB/T6958-93精密沖裁件通用技術(shù)條件、JB/T7714-95精沖模具潤滑劑技術(shù)條件等幾個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然這幾個(gè)行標(biāo)存在一些問題，不盡如人意，但十幾年來對國內(nèi)精沖技術(shù)推廣應(yīng)用仍起到一定的指導(dǎo)與推動(dòng)作用。如今已時(shí)過境遷，國內(nèi)精沖技術(shù)的應(yīng)用，受汽車、摩托車、家電等產(chǎn)品的大量增產(chǎn)以及中國逐步成為世界制造中心的強(qiáng)力拉動(dòng)，不僅建立了多個(gè)精沖加工中心普及精沖件的使用，還開始依靠自己的能力制造全自動(dòng)精沖機(jī)，不僅需要而且也完全有能力、有條件編制適合國情的成系列的精沖技術(shù)方面的國家標(biāo)準(zhǔn)以規(guī)范和指導(dǎo)全國精沖技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)的商業(yè)行為。
（7）充實(shí)科研隊(duì)伍，加大科研力度
精沖技術(shù)的科研應(yīng)走在推廣應(yīng)用的前邊。國內(nèi)推廣應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)，1965年起步與日本1962年開始研究相差不大。由于眾所周知的“十年文革”，不進(jìn)而退，至到改革開放后，推廣應(yīng)用精沖技術(shù)才又重新起步緩行。造成在精沖技術(shù)科研與應(yīng)用方面與日本相比存在著很大差距；日本1964年引進(jìn)瑞士多家精沖工藝及精沖機(jī)制造專利技術(shù)，1966年開始制造精沖機(jī)，目前已可制造250～25000KN三動(dòng)全液壓CNC精沖機(jī)出口世界各國。日本的精沖科研實(shí)力雄厚，并于1968年發(fā)明了對向凹模精沖法，迅速投入實(shí)際應(yīng)用，很快有9個(gè)歐美國家購買了這項(xiàng)專利技術(shù)，現(xiàn)在日本還制造成系列的對向凹精沖用CNC專用精沖機(jī)。相比之下，國內(nèi)至今雖建有北京、武漢等地的精沖科研基地和上海、蘇州、武漢、廣州幾個(gè)精沖加工中心，對全國和國內(nèi)迅速發(fā)展壯大的制造業(yè)而言，科研隊(duì)伍太小，精沖技術(shù)中如下一些難題有待加大科研力度給予解決：
a、厚板精沖問題
按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN對鋼板按厚度t分類中，t＞4.75mm的厚板精沖及t＞3～4.75mm中厚板精沖，目前尚存在精沖模壽命低、精沖件質(zhì)量不穩(wěn)定以及合理工藝參數(shù)與合理間隙值以及刃口圓角值的確定等……。
b、精沖模結(jié)構(gòu)及零部件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。
c、精沖模的技術(shù)條件與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
d、其他精沖方法的開發(fā)、創(chuàng)新與推廣。
e、CNC精沖機(jī)的開發(fā)、研制與制造。尤其32000KN以上大噸位CNC精沖機(jī)的制造。