沖壓模具發(fā)展史,沖壓模具發(fā)展史簡述
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本文目錄概覽:
- 1、冷沖壓的發(fā)展史
- 2、哪位大蝦把摘要翻譯下?
- 3、有關(guān)沖壓模的介紹 英文為主的 英文1W5千字符一上 最好有中文對照 有中文對照的追加積分
- 4、金屬沖壓成型加工的發(fā)展趨勢是什么?
冷沖壓的發(fā)展史
冷沖壓加工工藝,在我國已有悠久的歷史。據(jù)文獻(xiàn)記載:我國勞動人民遠(yuǎn)在青銅時期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能;到了戰(zhàn)國時代(公元前403-221年)已經(jīng)能煉劍淬火??梢钥隙ㄎ覀兊淖嫦?在2300年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日用品技術(shù)。目前:從大量的出土文物中可以看到:在漫長的封建社會時期,我國勞動人民在金、銀、銅裝飾品和日用品的制作中,顯示出精巧的工藝技術(shù)和高超的藝術(shù)水平。在近半個世紀(jì)以來,我國的冷沖壓工藝和其它生產(chǎn)工藝一樣,得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中,建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)的冷沖壓生產(chǎn)車間,并建立了專門研究冷沖壓技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)及專業(yè)性工廠,培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員,泛地開展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動,編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料,從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在冷沖壓生產(chǎn)中,出現(xiàn)了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展,例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等,把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高,我國對沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來,出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且,模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷革新,例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計算機(jī)設(shè)計制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率大大提高,成本也大幅度下降,有利地推動了我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。
哪位大蝦把摘要翻譯下?
這個說的就是沖壓模具!!!!
你只要了解沖壓模具就好了啊!!!!
有關(guān)沖壓模的介紹 英文為主的 英文1W5千字符一上 最好有中文對照 有中文對照的追加積分
沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個主要特征分類:
1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類
(1)沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
(2)彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
(3)拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
(4)成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2.根據(jù)工序組合程度分類
(1)單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。
(2)復(fù)合模 只有一個工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
(3)級進(jìn)模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
3. 根據(jù)材料的變形特點分類
模具典型結(jié)構(gòu):
圖1.1.2 是一副帶導(dǎo)柱導(dǎo)套的單工序沖裁模。由上、下模兩部分構(gòu)成,上模由模柄5、上模座3、導(dǎo)套2、凸模10、墊板8、固定板7、卸料板14和螺釘、銷釘?shù)攘慵M成;下模由下模座17、導(dǎo)柱1、凹模11、導(dǎo)料板15、承料板18和螺釘、銷釘?shù)攘慵M成。上模通過模柄5被安裝在壓力機(jī)滑塊上,隨滑塊作上下往復(fù)運動,因此稱為活動部分。下模通過下模座被固定在壓力機(jī)工作臺上,所以又稱為固定部分。
通常模具是由二類零件組成:
一類是工藝零件,這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸,包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等;
一類是結(jié)構(gòu)零件,這類零件不直接參與完成工藝過程,也不和坯料有直接接觸,只對模具完成工藝過程起保證作用,或?qū)δ>吖δ芷鹜晟谱饔?,包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等,如表1.1.3所示。應(yīng)該指出,不是所有的沖模都必須具備上述六種零件,尤其是單工序模,但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
沖壓模 - 沖壓模的現(xiàn)狀和發(fā)展
根據(jù)考古發(fā)現(xiàn),早在2000多年前,我國已有沖壓模被用于制造銅器,證明了中國古代沖壓成型和沖壓模方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年,長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間,該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后,目前我國已形成了300多億元(未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字,下同。)各類沖壓模的生產(chǎn)能力。
一、沖壓模市場情況
我國沖壓模無論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,差距仍很大,一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模,已趨供過于求,市場競爭激烈。
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料,2004年我國沖壓模總產(chǎn)出約為220億元,其中出口0.75億美元,約合6.2億元。
根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料,2004年我國共進(jìn)口沖壓模5.61億美元,約合46.6億元。從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模市場總規(guī)模約為266.6億元。其中國內(nèi)市場總需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場滿足率為82%。在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓??傮w滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的競爭力,因此其在國際市場的前景看好,2005年沖壓模出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速,這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模無確切的統(tǒng)計資料,因此未能計入上述數(shù)字之中。
二、沖壓模水平狀況
近年來,我國沖壓模水平已有很大提高。大型沖壓模已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2m,壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5m的精沖模,大尺寸(≥300mm)精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1、 模具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來,國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠,由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位,開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間,一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng),并在模具設(shè)計制造中實際應(yīng)用,取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及,現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間,已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù),數(shù)控加工的使用率也越來越高,并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG,美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美國CV公司的CADS5,英國DELCAM公司的DOCT5,日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron,還引進(jìn)了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD,多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡,總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
在沖壓成型CAE軟件方面,除了引進(jìn)的軟件外,華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件,并已在生產(chǎn)實踐中得到成功應(yīng)用,產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合,快速制造大型汽車覆蓋件模具,解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具,模具精度低、制件精度低,樣件制作難等問題,實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造,并且保證了制件的精度,為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證,它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造,近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法,例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。
2、模具設(shè)計與制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下,經(jīng)過幾十年努力,現(xiàn)在我國沖壓模的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平,包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此,我國的沖壓模設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面,無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面,都有較大差距。轎車覆蓋件模具,具有設(shè)計和制造難度大,質(zhì)量和精度要求高的特點,可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平,模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平,在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步,但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面,與國外相比還存在一定的差距。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具,是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具,已基本達(dá)到國際水平。
但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比,在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上,仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善,高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟,可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度,提高了模具的質(zhì)量,縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可,碳化物被覆處理(TD處理)及許多鍍(涂)層技術(shù)在沖壓模上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。
3、專業(yè)化程度及分布狀況
我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低,模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%,我國沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?,F(xiàn)在,技術(shù)要求高、投入大的模具,其專業(yè)化程度較高,例如覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高,所以沖壓模生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布,而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力,江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力,而模具的用戶大都不在本地。
三、沖壓模的發(fā)展重點與展望
發(fā)展重點的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定。可按產(chǎn)品重點、技術(shù)重點和其他重點分別敘述。
1、 沖壓模產(chǎn)品發(fā)展重點
沖壓模共有7小類,并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具,多功能、多工位級進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大,發(fā)展前景好。
汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具,尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模及大型多工位級進(jìn)模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。
多功能、多工位級進(jìn)模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進(jìn)模。
精沖模中發(fā)展重點是厚板精沖模大型精沖模,并不斷提高其精度。
2、 沖壓模技術(shù)發(fā)展重點
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計技術(shù)來說,發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用,并持續(xù)提高效率,特別是板材成型過程的計算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。
為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平,建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術(shù)來說,發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra≤0.1m的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度,搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模技術(shù)發(fā)展重點之一。
為了提高沖壓模的壽命,模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點。
對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案,提供模具開發(fā)與工程服務(wù),全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量,這更是沖壓模技術(shù)發(fā)展的重點。
3、 其他發(fā)展重點及展望
其他發(fā)展重點及展望的內(nèi)涵十分豐富,這里只就管理、專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化及行業(yè)調(diào)整三個方面作一些分析。
企業(yè)管理是一個系統(tǒng)工程,是一門學(xué)問,是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具企業(yè)相比,在某種意義上說,我們的管理落后更甚于技術(shù)落后。因此改進(jìn)管理十分重要,且任務(wù)繁重,目前模具企業(yè)的管理有許多形式,各有其適應(yīng)對象,但搞好信息化建設(shè),逐步實現(xiàn)信息化管理已成為發(fā)展方向,行業(yè)也對此有共識。
4、當(dāng)前存在的問題
由于歷史和體制上的原因,我國模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平一直很低,其中沖壓模的專業(yè)化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模的發(fā)展,根據(jù)國內(nèi)外模具專業(yè)化情況來看
1)模具生產(chǎn)獨立于其他產(chǎn)品生產(chǎn),專業(yè)生產(chǎn)模具外供;
2)按模具種類劃分,專門從事某一類模具(如沖壓模)生產(chǎn);
3)在某一類模具中,按其服務(wù)對象或模具工藝及尺寸大小,選取該類模具中的某種模具(例如汽車覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模具、精沖模具等等)進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn);
4)專業(yè)生產(chǎn)模具中的某一些零件(如模架、沖頭、彈性元件等)供給模具生產(chǎn)企業(yè);
5)按工序開展專業(yè)化協(xié)作。例如目前社會上專門從事模具設(shè)計的公司、專門進(jìn)行型腔加工或電加工協(xié)作的企業(yè)、專門接受測量或熱處理委托業(yè)務(wù)的企業(yè)及專業(yè)從事拋光業(yè)務(wù)的企業(yè)等等,這種多層次的專業(yè)化促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展。但專業(yè)化的路途仍舊遙遠(yuǎn),必須加快進(jìn)程才能適應(yīng)形勢。因此,這也是發(fā)展重點。
金屬沖壓成型加工的發(fā)展趨勢是什么?
金屬沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。汽車的車身、儀器儀表、家用電器、辦公機(jī)械、生活器容器皿等產(chǎn)品大多都是通過沖壓加工制作而成的。
一、縮短金屬成型模具的試模時間
當(dāng)前,由于大型設(shè)備制造技術(shù)的日趨成熟,未來沖壓設(shè)備主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機(jī)和沖壓拉伸機(jī)械壓力機(jī),特別是在機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗時間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機(jī),它配備數(shù)控液壓拉伸墊,具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。
二、制造中的級進(jìn)沖模發(fā)展迅速
近些年來,級進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用,用級進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大,省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。其優(yōu)點是生產(chǎn)率高,模具成本低,不需要板料剪切,與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比,節(jié)約30%。
1、沖壓技術(shù)發(fā)展的特征
沖壓技術(shù)的真正發(fā)展,始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)初,美國福特汽車的工業(yè)化生產(chǎn)大大推動了沖術(shù)的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術(shù)和成形性兩方面同時展開,關(guān)鍵問題是破裂、起皺與回彈,涉及可成形性預(yù)估、成形方法的創(chuàng)新,以及成形過程的分析與控制。但在20世紀(jì)的大部分時間里,對沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗型的。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論,能求解的問題十分有限。研究的重點是板材沖壓性能及成形力學(xué),遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)的需求。60年代是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要時期,各種新的成形技術(shù)相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖(FLD)的提出,推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展,成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。
由于80年代有限元方法及CAD技術(shù)的先期發(fā)展,使90年代以數(shù)值模擬仿真為中心的和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在沖壓領(lǐng)域得以迅速發(fā)展并走向?qū)嵱没蔀椴牧献冃涡袨檠芯亢凸に囘^程設(shè)計的有力工具。汽車沖壓技術(shù)真正進(jìn)入了分析階段,傳統(tǒng)的板成形技術(shù)開始從經(jīng)驗走向科學(xué)化。
縱觀上世紀(jì)的發(fā)展歷程可見:
(1)沖壓性能的研究和改進(jìn)是與沖壓技術(shù)的發(fā)展相輔相承的。
(2)汽車、飛機(jī)等工業(yè)的飛速發(fā)展,以及能源因素都是沖壓技術(shù)發(fā)展的主要推動力。進(jìn)入新世紀(jì),環(huán)境因素及相關(guān)的法律約束日益突出,汽車輕量化設(shè)計和制造成為當(dāng)前的重要課題。
(3)成形過程數(shù)字化仿真技術(shù)的發(fā)展,推動傳統(tǒng)沖壓技術(shù)走向科學(xué)化,進(jìn)入先進(jìn)制造技術(shù)行列。
(4)沖壓技術(shù)的發(fā)展涉及材料、能源、模具、設(shè)備等各方面。工藝方法的創(chuàng)新及其過程的科學(xué)分析與控制是技術(shù)發(fā)展的核心;模具技術(shù)是沖壓技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn),是決定產(chǎn)品制造周期、成本、質(zhì)量的重要因素。
2、先進(jìn)成形技術(shù)的發(fā)展
沖壓技術(shù)的發(fā)展與材料和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。預(yù)計未來10-15年,環(huán)境要求和日益嚴(yán)格的環(huán)保法律,將促使汽車材料和結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化。為了減少城市CO2的排放量,汽車力求輕量化,其最突出的發(fā)展方向是提高所用材料的比強(qiáng)度和比剛度及發(fā)展高效的輕量化結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)代車身結(jié)構(gòu)中,高強(qiáng)度鋼約占25%。目前在繼續(xù)開發(fā)超高強(qiáng)度鋼的同時,結(jié)合發(fā)展新的“高效結(jié)構(gòu)”和制造技術(shù),爭取使車身重量減少20%以上。但更引人關(guān)注的努力方向是擴(kuò)大鋁、鎂等低密度合金材料在汽車上的應(yīng)用。
歐美正在研究開發(fā)未來型的鋁車身家用小汽車,可使重量減輕40-50%,耗油僅為現(xiàn)行小汽車平均值的三分之一。目前的主要問題是開發(fā)低成本鋁合金,發(fā)展新結(jié)構(gòu)和高效制造方法,以及改進(jìn)回收技術(shù)。一旦成本問題解決了,鋁合金可能成為汽車的主要結(jié)構(gòu)材料。
自1991年以來,鎂的產(chǎn)量每5年增加1倍,是很有前途的未來材料,預(yù)計2003年后鎂的應(yīng)用將有明顯上升,包括大的車身外部零件。
復(fù)合板材料在汽車、飛機(jī)、醫(yī)藥、食品、化工、日用品等方面也均有廣闊應(yīng)用前景。
此外烘烤硬化板、表面改性板等改性材料。80年代,歐美研究鍍鋅板的沖壓技術(shù);90年代,重點研究激光拼焊板的沖壓及各種擠壓管坯型材的精密成形技術(shù)。鋁型材骨架件的用量也在不斷增加。
結(jié)構(gòu)整體化是重要的發(fā)展趨勢,不僅對于飛機(jī),未來汽車也將擴(kuò)大應(yīng)用。
隨著新材料和新結(jié)構(gòu)的擴(kuò)大應(yīng)用,迫切需要發(fā)展相應(yīng)的低成本沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前的研究重點:
鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù)。國外已有實用的工藝及模具設(shè)計數(shù)據(jù)資料。
(2)多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術(shù)。
(3)擠壓管坯的內(nèi)高壓成形技術(shù)。
(4)復(fù)合板的成形技術(shù)等。
對于飛機(jī)工業(yè)來說,鈦合金、鋁鋰合金復(fù)雜形狀零件及鋁合金特殊結(jié)構(gòu)件的成形技術(shù)是當(dāng)前的研究重點。
以液體直接或間接作為半?;騻鞲袘?yīng)介質(zhì)的各種液壓成形技術(shù),屬于半模成形或軟模成形,有很多優(yōu)點(已有近60年歷史),是飛機(jī)鈑金零件的主要制造方法。近十多年來在高壓源及高壓密封問題解決后,得以迅速發(fā)展,在汽車工業(yè)中獲得重要應(yīng)用。液壓成形包括液壓橡皮囊成形、充液拉深成形和內(nèi)高壓脹管成形。液壓橡皮成形已從航空工業(yè)的傳統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)大到汽車的復(fù)雜內(nèi)外板件的成形,在100-140Mpa的壓力下,成形質(zhì)量很好,適用于試制和小批量生產(chǎn)。新興的內(nèi)高壓成形技術(shù)已經(jīng)實用化、工業(yè)化,生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的支架、排氣管、凸輪軸及框架件等,達(dá)到了很好的效率和效益預(yù)計液壓成形、拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未來汽車輕量化的三項關(guān)鍵技術(shù)。
此外粘介質(zhì)壓力成形、磁脈沖成形,以及各種無模成形技術(shù)的研究也有很大進(jìn)展,顯現(xiàn)出越來越多的工藝柔性。
3、數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展
先進(jìn)成形技術(shù)是在傳統(tǒng)成形技術(shù)的基礎(chǔ)上,以計算機(jī)為支柱,綜合利用信息、電子、材料、能源、環(huán)境工程等各項高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù),有利于最終實現(xiàn)產(chǎn)品全生命期綜合優(yōu)化的沖壓成形技術(shù),是能越大程度地達(dá)到“精、省、凈”目標(biāo),獲得高綜合效益的成形技術(shù)。
發(fā)展先進(jìn)成形技術(shù)的關(guān)鍵在于:
大力發(fā)展沖壓成形過程的計算機(jī)分析仿真技術(shù)(CAE)。
(2)并行工程(CE)、并行工作模式逐步取代傳統(tǒng)的串行順序式工作模式。
計算機(jī)輔助過程分析仿真(CAE)是20世紀(jì)后期對于金屬成形最具重大意義的技術(shù)進(jìn)步之一,其核心是有限元分析技術(shù)。
以有限元法為基礎(chǔ)的沖壓成形過程中計算機(jī)仿真技術(shù)或數(shù)值模擬技術(shù),以沖壓模具設(shè)計、沖壓過程設(shè)計與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學(xué)的新途徑,將是解決復(fù)雜沖壓過程設(shè)計和模具設(shè)計的最有效手段。國外大型企業(yè)的應(yīng)用步伐非常迅速,而汽車工業(yè)走在前列,現(xiàn)已逐漸成熟,用于模具設(shè)計和試模的時間減少50%以上。美國GM居世界領(lǐng)先地位。
數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢可概括如下:
進(jìn)一步提高模擬計算的精度和速度。重點突破回彈精確預(yù)測;發(fā)展快速有限元模擬技術(shù),實現(xiàn)“當(dāng)天工程”、甚至“2小時工程”;同時加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,解決復(fù)雜變形路徑等基礎(chǔ)性問題。
(2)降低軟件對人員專業(yè)素質(zhì)的要求。目前市場軟件功能強(qiáng)大,主要面向分析師,買了先進(jìn)軟件系統(tǒng),不一定能獲得好的模擬結(jié)果。面向中小企業(yè),推廣更加困難。
(3)降低軟件對硬件平臺的要求。目前,幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向微機(jī)版的轉(zhuǎn)化。
(4)加強(qiáng)初始化設(shè)計環(huán)節(jié)的研究。初始化設(shè)計環(huán)節(jié)(初始方案),作為計算分析的起點和修改的基礎(chǔ),至今仍需要靠有經(jīng)驗的人員完成。迫切需要發(fā)展知識庫工程(KBE),將專家系統(tǒng)(ES)、人工智能技術(shù)(AI)與有限元模擬軟件相結(jié)合,實現(xiàn)智能化初始工作,減少對工藝專家的依賴。
(5)加強(qiáng)基礎(chǔ)試驗。材料性能本構(gòu)關(guān)系、摩擦狀態(tài)、缺陷判據(jù)等數(shù)據(jù)來自試驗,其真實性、準(zhǔn)確性是限制模擬分析達(dá)到可靠精度的重要因素。
(6)進(jìn)一步向產(chǎn)品沖壓制造系統(tǒng)擴(kuò)展,實現(xiàn)制造全過程、全生命期的綜合優(yōu)化。目前,成形過程分析,仍重在解決成“形”問題。未來,將同時向改“性”發(fā)展,實現(xiàn)變形方式、成形過程及成形后性能的綜合優(yōu)化。
(7)普及CAE技術(shù)勢在必行。CAD技術(shù)經(jīng)過5-10年的大力普及,基本解決了手工繪圖問題。未來5-10年,CAE技術(shù)的普及將勢在必行。
中小機(jī)械制造企業(yè)70多萬家,沖壓、模具企業(yè)為數(shù)甚大,以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的任務(wù)十分艱巨,結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)整,統(tǒng)籌規(guī)劃,需要提上日程。
4、沖壓成形技術(shù)的發(fā)展趨勢
進(jìn)入90年代以來,高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展,發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬⑹?、凈”的需求?/p>
(2)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化??茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得很大發(fā)展,并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形,從而真正進(jìn)入實用階段。
(3)注重產(chǎn)品制造全過程,最大程度地實現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。
(4)對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至構(gòu)思時起,就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度,作出快速分析評估。
(5)沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性,以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢,加強(qiáng)企業(yè)對市場變化的快速響應(yīng)能力。
(6)重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展,也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。
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