沖壓模具的發(fā)展史,沖壓模具的發(fā)展史圖片
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本文目錄概覽:
- 1、沖壓詳細(xì)資料大全
- 2、你了解當(dāng)下中國(guó)模具行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展方向嗎?
- 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(duì)照 有中文對(duì)照的追加積分
- 4、金屬?zèng)_壓成型加工的發(fā)展趨勢(shì)是什么?
- 5、冷沖壓的發(fā)展史
沖壓詳細(xì)資料大全
沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)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。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工),合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中,有60~70%是板材,其中大部分經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車的車身、底盤(pán)、油箱、散熱器片,鍋爐的汽包,容器的殼體,電機(jī)、電器的鐵芯矽鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、腳踏車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中,也有大量沖壓件。
沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)S脹_壓設(shè)備的動(dòng)力,使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形,從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料,模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。按沖壓加工溫度分為熱沖壓和冷沖壓。前者適合變形抗力高,塑性較差的板料加工;后者則在室溫下進(jìn)行,是薄板常用的沖壓方法。它是金屬塑性加工(或壓力加工)的主要方法之一,也隸屬于材料成型工程技術(shù)。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要,沒(méi)有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行;沒(méi)有先進(jìn)的沖模,先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素,只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
基本介紹
中文名 :沖壓 外文名 :sheet metal forming;stamping 注音 :chng y 全稱 :冷沖壓 適用領(lǐng)域 :汽車生產(chǎn) 加工特點(diǎn),存在問(wèn)題,解決方案,工藝分類,分離工序,成形工序,材料,模具,專用設(shè)備,潤(rùn)滑,安全生產(chǎn), 加工特點(diǎn) 沖壓件與鑄件、鍛件相比,具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件,以提高其剛性。由于采用精密模具,工件精度可達(dá)微米級(jí),且重復(fù)精度高、規(guī)格一致,可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工,或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件,但仍優(yōu)于鑄件、鍛件,切削加工量少。 沖壓件 沖壓是高效的生產(chǎn)方法,采用復(fù)合模,尤其是多工位級(jí)進(jìn)模,可在一臺(tái)壓力機(jī)(單工位或多工位的)上完成多道沖壓工序,實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高,勞動(dòng)條件好,生產(chǎn)成本低,一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件?!∨c機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。 沖壓三通 (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高,且操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工,普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次,高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。 (2) 沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度,且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 (3) 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件,如小到鐘表的秒針,大到汽車縱梁、覆蓋件等,加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。 (4) 沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成,材料的消耗較少,且不需其它加熱設(shè)備,因而是一種省料,節(jié)能的加工方法,沖壓件的成本較低。 由于沖壓具有如此優(yōu)越性,沖壓加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域套用范圍相當(dāng)廣泛。例如,在宇航,航空,軍工,機(jī)械,農(nóng)機(jī),電子,信息,鐵道,郵電,交通,化工,醫(yī)療器具,日用電器及輕工等部門(mén)里都有沖壓加工。不但整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都用到它,而且每個(gè)人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī),火車,汽車,拖拉機(jī)上就有許多大,中,小型沖壓件。小轎車的車身,車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來(lái)的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì),腳踏車,縫紉機(jī),手表里有80%是沖壓件;電視機(jī),收錄機(jī),攝像機(jī)里有90%是沖壓件;還有食品金屬罐殼,鋼精鍋爐,搪瓷盆碗及不銹鋼餐具,全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品;就連電腦的硬體中也缺少不了沖壓件。 存在問(wèn)題 1、模具問(wèn)題 沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形,且模具制造的精度高,技術(shù)要求高,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。所以,只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下,沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。 2、安全問(wèn)題 沖壓加工也存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害,而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過(guò),這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的,而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步,這些問(wèn)題一定會(huì)盡快而完善的得到解決。 3、高強(qiáng)度鋼沖壓 當(dāng)今高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼很好的實(shí)現(xiàn)了車輛的輕量化,提高了車輛的碰撞強(qiáng)度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強(qiáng)度的提高,傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過(guò)程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,無(wú)法滿足高強(qiáng)度鋼板的加工工藝要求。在無(wú)法滿足成型條件的情況下,目前國(guó)際上逐漸研究超高強(qiáng)度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝,主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下,板料的塑性增加,屈服強(qiáng)度降低的特點(diǎn),通過(guò)模具進(jìn)行成形的工藝。但是熱成型需要對(duì)工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進(jìn)行深入研究,目前該技術(shù)被國(guó)外廠商壟斷,國(guó)內(nèi)發(fā)展緩慢。 解決方案 過(guò)去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件,大家都認(rèn)為耐壓型(EP) 潤(rùn)滑油是保護(hù)模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來(lái)提高模具壽命已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了。但是隨著新金屬--高強(qiáng)度鋼的出現(xiàn),環(huán)保要求的嚴(yán)格,EP油基潤(rùn)滑油的價(jià)值已經(jīng)減少,甚至失去市場(chǎng)。 在高溫下高強(qiáng)度鋼的成型,EP油基潤(rùn)滑油失去了它的性能,無(wú)法在極溫套用中提供物理的模具保護(hù)隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤(rùn)滑劑則可以提供必要的保護(hù)。隨著金屬在沖壓模具中變形,溫度不斷升高,EP油基潤(rùn)滑油都會(huì)變薄,有些情況下會(huì)達(dá)到閃點(diǎn)或者燒著(冒煙)。IRMCO水基沖壓潤(rùn)滑劑一般開(kāi)始噴上去時(shí)稠度低得多。隨著成形過(guò)程中溫度的上升,會(huì)變得更稠更堅(jiān)韌。實(shí)際上高分子聚合物極溫潤(rùn)滑劑都有“熱尋性”而且會(huì)粘到金屬上,形成一個(gè)可以降低摩擦的隔膜。這個(gè)保護(hù)屏障可以允許工件延展,在最高要求的工件成型時(shí)沒(méi)有破裂和粘接,以此來(lái)控制摩擦和金屬流動(dòng)。有效的保護(hù)了模具,延長(zhǎng)了模具使用壽命,提高了沖壓的強(qiáng)度。 工藝分類 沖壓主要是按工藝分類,可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁,其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離,同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合套用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪下、拉伸、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓件 分離工序 (沖裁) 是使用模具分離材料的一種基本沖壓工序,它可以直接制成平板零件或?yàn)槠渌麤_壓工序如彎曲、拉深、成形等準(zhǔn)備毛坯,也可以在已成形的沖壓件上進(jìn)行切口、修邊等。沖裁廣泛用于汽車、家用電器、電子、儀器儀表、機(jī)械、鐵道、通信、化工、輕工、紡織以及航空航天等工業(yè)部門(mén)。沖裁加工約占整個(gè)沖壓加工工序的50%~60%。 成形工序 彎曲 :將金屬板材、管件和型材彎成一定角度、曲率和形狀的塑性成型方法。彎曲是沖壓件生產(chǎn)中廣泛采用的主要工序之一。金屬材料的彎曲實(shí)質(zhì)上是一個(gè)彈塑性變形過(guò)程,在卸載后,工件會(huì)產(chǎn)生方向的彈性恢復(fù)變形,稱回彈。回彈影響工件的精度,是彎曲工藝必須考慮的技術(shù)關(guān)鍵。 拉深 :拉深也稱拉延或壓延,是利用模具使沖裁后得到的平板坯料變成開(kāi)口的空心零件的沖壓加工方法。 用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、錐形、球形、盒形和其他不規(guī)則形狀的薄壁零件。如果與其他沖壓成形工藝配合,還可制造形狀極為復(fù)雜的零件。在沖壓生產(chǎn)中,拉深件的種類很多。由于其幾何形狀特點(diǎn)不同,變形區(qū)的位置、變形的性質(zhì)、變形的分布以及坯料各部位的應(yīng)力狀態(tài)和分布規(guī)律有著相當(dāng)大的、甚至是本質(zhì)的差別。所以工藝參數(shù)、工序數(shù)目與順序的確定方法及模具設(shè)計(jì)原則與方法都不一樣。各種拉深件按變形力學(xué)的特點(diǎn)可分為直壁回轉(zhuǎn)體(圓筒形件)、直壁非回轉(zhuǎn)體(盒形體)、曲面回轉(zhuǎn)體(曲面形狀零件)和曲面非回轉(zhuǎn)體等四種類型。 拉形 是通過(guò)拉形模對(duì)板料施加拉力,使板料產(chǎn)生不均勻拉應(yīng)力和拉伸應(yīng)變,隨之板料與拉形模貼合面逐漸擴(kuò)展,直至與拉形模型面完全貼合。拉形的適用對(duì)象主要是制造材料具有一定塑性,表面積大,曲度變化緩和而光滑,質(zhì)量要求高(外形準(zhǔn)確、光滑流線、質(zhì)量穩(wěn)定)的雙曲度蒙皮。拉形由于所用工藝裝備和設(shè)備比較簡(jiǎn)單,故成本較低,靈活性大;但材料利用率和生產(chǎn)率較低。 旋壓 是一種金屬回轉(zhuǎn)加工工藝。在加工過(guò)程中,坯料隨旋壓模主動(dòng)旋轉(zhuǎn)或旋壓頭繞坯料與旋壓模主動(dòng)旋轉(zhuǎn),旋壓頭相對(duì)芯模和坯料作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),使坯料產(chǎn)生連續(xù)局部變形而獲得所需空心回轉(zhuǎn)體零件。 整形 是利用既定的磨具形狀對(duì)產(chǎn)品的外形進(jìn)行二次修整。主要體現(xiàn)在壓平面、彈腳等。針對(duì)部分材料存在彈性,無(wú)法保證一次成型品質(zhì)時(shí),采用的再次加工。 脹形 是利用模具使板料拉伸變薄局部表面積增大以獲得零件的加工方法。常用的有起伏成形,圓柱形(或管形)毛坯的脹形及平板毛坯的拉張成形等。脹形可采用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),如剛模脹形、橡皮脹形和液壓脹形等。 翻邊 是沿曲線或直線將薄板坯料邊部或坯料上預(yù)制孔邊部窄帶區(qū)域的材料彎折成豎邊的塑性加工方法。翻邊主要用于零件的邊部強(qiáng)化,去除切邊以及在零件上制成與其他零件裝配、連線的部位或具有復(fù)雜特異形狀、合理空間的立體零件,同時(shí)提高零件的剛度。在大型鈑金成形時(shí),也可作為控制破裂或折皺的手段。所以在汽車、航空、航天、電子及家用電器等工業(yè)部門(mén)中得到十分廣泛的套用。 縮口 是一種將已經(jīng)拉伸好的無(wú)凸緣空心件或管坯開(kāi)口端直徑縮小的沖壓方法??s口前、后工件端部直徑變化不宜過(guò)大,否則端部材料會(huì)因受壓縮變形劇烈而起皺。因此,由較大直徑縮成很小直徑的頸口,往往需要多次縮口。 材料 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大。對(duì)于沖壓材料的要求是: ①厚度精確、均勻。沖壓用模具精密、間隙小,板料厚度過(guò)大會(huì)增加變形力,并造成卡料,甚至將凹模脹裂;板料過(guò)薄會(huì)影響成品質(zhì)量,在拉深時(shí)甚至出現(xiàn)拉裂。 沖壓原材料 ②表面光潔,無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等。一切表面缺陷都將存留在成品工件表面,裂紋性缺陷在彎曲、拉深、成形等過(guò)程可能向深廣擴(kuò)展,造成廢品。 ③屈服強(qiáng)度均勻,無(wú)明顯方向性。各向異性(見(jiàn)塑性變形的板料在拉深、翻邊、脹形等沖壓過(guò)程中,因各向屈服的出現(xiàn)有先后,塑性變形量不一致,會(huì)引起不均勻變形,使成形不準(zhǔn)確而造成次品或廢品。 ④均勻延伸率高。抗拉試驗(yàn)中,試樣開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)頸現(xiàn)象前的延伸率稱為均勻延伸率。在拉深時(shí),板料的任何區(qū)域的變形不能超過(guò)材料的均勻延伸范圍,否則會(huì)出現(xiàn)不均勻變形。 ⑤屈強(qiáng)比低。材料的屈服極限與強(qiáng)度極限之比稱為屈強(qiáng)比。低的屈強(qiáng)比不僅能降低變形抗力,還能減小拉深時(shí)起皺的傾向,減小彎曲后的回彈量,提高彎曲件精度。 ⑥加工硬化性低。冷變形后出現(xiàn)的加工硬化會(huì)增加材料的變形抗力,使繼續(xù)變形困難,故一般采用低硬化指數(shù)的板材。但硬化指數(shù)高的材料的塑性變形穩(wěn)定性好(即塑性變形較均勻),不易出現(xiàn)局部性拉裂。 在實(shí)際生產(chǎn)中,常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn),如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能,以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間,這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn)),以及研制快速換模裝置,可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間,能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地套用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓 專用設(shè)備 除厚板用水壓機(jī)成形外,一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心,配置開(kāi)卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置,并利用電腦程式控制,可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 壓力機(jī) 潤(rùn)滑 一般工件在沖壓過(guò)程中,由于沖壓過(guò)程中,尤其是在冷鍛沖壓加工過(guò)程中,溫度會(huì)很快升高,必須加潤(rùn)滑油潤(rùn)滑,如果不使用潤(rùn)滑而直接沖壓,除工件光潔度受到影響外,模具壽命將縮短,同時(shí)精度降低,為此模具方面的改進(jìn)將投入大量費(fèi)用。正是由于此種原因,所以在冷鍛沖壓中必須要沖壓潤(rùn)滑。 安全生產(chǎn) 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下,在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序,常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此,沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。沖壓的安全措施是: ①實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)出料。②設(shè)定機(jī)械防護(hù)裝置,防止傷手。套用模具防護(hù)罩、自動(dòng)退料裝置和手工工具進(jìn)出料。③設(shè)定電氣保護(hù)、斷電裝置。設(shè)定光電或氣幕保護(hù)開(kāi)關(guān)、雙手或多手串聯(lián)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、防誤操作裝置等。④改進(jìn)離合器和制動(dòng)結(jié)構(gòu),在危險(xiǎn)信號(hào)發(fā)出后,壓力機(jī)的曲軸、連桿、沖頭能立即停止在原位上。
你了解當(dāng)下中國(guó)模具行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展方向嗎?
模具行業(yè)概況
"模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備"已取得了公式,在電子、汽車、電視、電器、儀表、儀器、家電和通信等產(chǎn)品中,60%、80%的零件都是依靠模具成型,用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、搞復(fù)雜度、高一致性、高生產(chǎn)率和低耗能,是其他加工制造方法不能比擬的,也是"效益放大器",用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值,往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。
具體來(lái)說(shuō),以模具集成制造單元與技術(shù)的普及為例,近年來(lái),模具除了具有自動(dòng)送料、沖壓成形、疊片計(jì)量、厚度分組、鐵芯組合和產(chǎn)品輸出、鉸鏈裝配連接等功能,又出現(xiàn)了復(fù)雜運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、模內(nèi)加熱、鍛壓、局部熱(組織)控制、模內(nèi)焊接、攻絲、局部注射、模內(nèi)切割、模內(nèi)檢測(cè)等工藝組合過(guò)程。
再如,3D打印應(yīng)用生產(chǎn)模具型腔是型腔模具發(fā)展的新動(dòng)向,金屬增材-減材組合制造技術(shù)是當(dāng)今3D打印領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。通過(guò)3D逐層增材成形,結(jié)合高速銑定層厚輪廓減材精整,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜金屬零件的高精度制造。目前,應(yīng)用領(lǐng)域排名前三的是工業(yè)機(jī)械、航空航天和汽車,分別占市場(chǎng)份額的20.0%、16.6%和13.8%。
中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展較晚,現(xiàn)代模具工業(yè)直到20世紀(jì)70年代末才起步,但經(jīng)過(guò)多年的努力,通過(guò)引進(jìn)國(guó)際工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)較為成熟的的設(shè)計(jì)制造技術(shù)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的方式,中國(guó)模具制造業(yè)已建立起了包括模具技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)、模具生產(chǎn)和供應(yīng)體系在內(nèi)的模具工業(yè)體系,模具工業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平有長(zhǎng)足發(fā)展。
2011-2017年,中國(guó)模具行業(yè)銷售收入呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截止至2017年中國(guó)模具行業(yè)銷售收入達(dá)到了2663.42億元,同比增長(zhǎng)2.31%。預(yù)計(jì)2018年中國(guó)模具行業(yè)銷售收入將達(dá)到2753億元左右。
2012年以來(lái),中國(guó)模具相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量穩(wěn)步上升。2017年全年申請(qǐng)專利數(shù)量達(dá)22872件,首次超過(guò)2萬(wàn)件,創(chuàng)下歷史新高;2018年專利申請(qǐng)量有所減少,但仍超過(guò)了1.7萬(wàn)件,達(dá)到17146件。
從專利申請(qǐng)人來(lái)看,排名前十的專利申請(qǐng)人中,鴻海精密兩家公司排在前兩位,專利申請(qǐng)量分別為347件、337件,合計(jì)占比不到0.7%;安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司申請(qǐng)數(shù)量為309件,位居第三。
此外,中國(guó)模具企業(yè)也開(kāi)始走出國(guó)門(mén),模具出口規(guī)模波動(dòng)上升。2011年,中國(guó)模具行業(yè)出口總額為30.05億美元,同比增長(zhǎng)36.87%,創(chuàng)下近年來(lái)最高增速,此后不斷放緩,直到2017年,模具行業(yè)出口總額再度恢復(fù)增長(zhǎng),達(dá)到54.90億美元,同比增速為14.61%。
中國(guó)模具行業(yè)細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)現(xiàn)狀分析
近年來(lái),伴隨著中國(guó)汽車工業(yè)的興盛,汽車模具市場(chǎng)需求快速釋放,規(guī)模不斷壯大。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)汽車模具新增需求從2011年的221噸增長(zhǎng)至2017年的348噸,市場(chǎng)規(guī)模則從2012年的605億元增長(zhǎng)至2017年的888億元。預(yù)計(jì)2018年中國(guó)汽車模具市場(chǎng)規(guī)模將突破900億元。
作為信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備,IT模具發(fā)展較為迅猛,已成為產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。按照模具產(chǎn)業(yè)1:100的帶動(dòng)效應(yīng)折算,2017年中國(guó)IT模具銷售收入為1420億元左右,預(yù)計(jì)2018年中國(guó)IT模具銷售收入將達(dá)到1550億元左右。
OA設(shè)備模具市場(chǎng)緊隨OA設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展,OA設(shè)備一般由塑料件、五金件和芯片等組成,其中塑料制品主要包括外觀件和結(jié)構(gòu)件,其成型方法一般為使用塑料注射模注射成型。截止到2017年,OA設(shè)備塑料模具市場(chǎng)規(guī)模約為36億元,2018年有望達(dá)到40億元。
醫(yī)療器械模具幾乎應(yīng)用于所有醫(yī)療器械的制件,大到高壓氧艙,小到助聽(tīng)器、心臟起博器等。而且由于醫(yī)療器械器材零部件生產(chǎn)配套的精密要求,醫(yī)療器械模具在醫(yī)療器械行業(yè)中占據(jù)著重要地位。按照模具產(chǎn)業(yè)1:100的帶動(dòng)效應(yīng)來(lái)看,2017年醫(yī)療器械模具的市場(chǎng)規(guī)模約23.84億元。預(yù)計(jì)2018年中國(guó)醫(yī)療器械模具市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到25億元左右。
中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析
1、高精密化
隨著最近幾年的不斷學(xué)習(xí),中國(guó)的模具行業(yè)得到了飛速發(fā)展,發(fā)展了一批專門(mén)從事高精度模具制造的公司。意識(shí)到尺寸的精度是制造高精密高質(zhì)量、高科技含量產(chǎn)品最重要的因素。要做高精密模具,不外乎有設(shè)備和人才2個(gè)重要因素,但目前中國(guó)在最精密的領(lǐng)域跟國(guó)外還有一定距離。畢竟,對(duì)于中國(guó)而言,制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn),因此國(guó)家給予了高度的重視,不遠(yuǎn)的將來(lái)定會(huì)實(shí)現(xiàn)超越。
2、自動(dòng)化、智能化。
自動(dòng)化、智能化是提高效率的保障,隨著各種配合模具生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備(主要是機(jī)械手)的普及,以及模具內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)件的智能化程度提升(主要是熱流道),模具生產(chǎn)的效率越來(lái)越高了,而且會(huì)朝著更高、更好的境界發(fā)展。未來(lái)的發(fā)展應(yīng)該是一個(gè)工廠只有幾個(gè)人,其余全是機(jī)器、電腦。以后的工廠只有3種人:管理人,技術(shù)人和機(jī)器人。
3、新型化
隨著技術(shù)革新,讓原來(lái)的很多不可能變成了可能,很多原來(lái)很復(fù)雜曲折的方式變得很簡(jiǎn)單。這些都是模具行業(yè)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),具體來(lái)說(shuō),是模具設(shè)計(jì)師們的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。能否掌握新型模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù),是一家模具企業(yè)生存的命脈。掌握模具高新技術(shù)需要深厚的設(shè)計(jì)和制造底蘊(yùn),這些高新技術(shù)也成為公司打品牌的資源,爭(zhēng)取更優(yōu)質(zhì)客戶的籌碼?,F(xiàn)在的戰(zhàn)爭(zhēng)是無(wú)硝煙的技術(shù)之戰(zhàn),血拼價(jià)格不如血拼技術(shù)。只要在技術(shù)上創(chuàng)新,做到模具新型化,即使價(jià)格高一些也會(huì)有大量的客戶,這就是品牌的力量。模具永遠(yuǎn)都是以技術(shù)和質(zhì)量取勝的行業(yè)。
掌握模具高新技術(shù)需要深厚的設(shè)計(jì)和制造底蘊(yùn),這些高新技術(shù)也成為公司打品牌的資源,爭(zhēng)取更優(yōu)質(zhì)客戶的籌碼。現(xiàn)在的戰(zhàn)爭(zhēng)是無(wú)硝煙的技術(shù)之戰(zhàn),血拼價(jià)格不如血拼技術(shù)。只要在技術(shù)上創(chuàng)新,做到模具新型化,即使價(jià)格高一些也會(huì)有大量的客戶,這就是品牌的力量。模具永遠(yuǎn)都是以技術(shù)和質(zhì)量取勝的行業(yè)。
4、融合化
融合化即產(chǎn)品研發(fā)與模具高度融合。這個(gè)趨勢(shì)也是必然的,這種改變是比流水線代替全能模具師傅更能影響制造業(yè)模式的一種改變。
簡(jiǎn)單而言,就是模具設(shè)計(jì)師和產(chǎn)品研發(fā)融合成一個(gè)新的崗位,一個(gè)能夠負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)品從外觀到機(jī)構(gòu)、再到模具、到模具加工、模具生產(chǎn)、產(chǎn)品組裝一系列工作的全新的崗位,成為制造業(yè)絕對(duì)的核心。
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沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個(gè)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(kāi)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(kāi)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(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
(3)級(jí)進(jìn)模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)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(diǎn)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(guò)模柄5被安裝在壓力機(jī)滑塊上,隨滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此稱為活動(dòng)部分。下模通過(guò)下模座被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)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(guò)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(guò)程,也不和坯料有直接接觸,只對(duì)模具完成工藝過(guò)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(guó)已有沖壓模被用于制造銅器,證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年,長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間,該廠于1958年開(kāi)始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后,目前我國(guó)已形成了300多億元(未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字,下同。)各類沖壓模的生產(chǎn)能力。
一、沖壓模市場(chǎng)情況
我國(guó)沖壓模無(wú)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(guó)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(zhǎng)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(jiǎn)單沖模,已趨供過(guò)于求,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。
據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料,2004年我國(guó)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(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國(guó)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(guó)沖壓模市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元。其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場(chǎng)滿足率為82%。在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說(shuō)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(chǎng)滿足率低于沖壓模總體滿足率,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(chǎng)滿足率要高于沖壓模市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力,因此其在國(guó)際市場(chǎng)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(zhǎng)94.7%就可說(shuō)明這一點(diǎn);三是近年來(lái)港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速,這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料,因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。
二、沖壓模水平狀況
近年來(lái),我國(guó)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(guó)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(jí)進(jìn)模國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)第一個(gè)自行開(kāi)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(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)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(lái),國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)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(kāi)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(guò)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(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用,取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。
21世紀(jì)開(kāi)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(diǎn)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(jì)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(shí)。在“八五”、“九五”期間,已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù),數(shù)控加工的使用率也越來(lái)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(guó)EDS的UG,美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美國(guó)CV公司的CADS5,英國(guó)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(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)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(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD,多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)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(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)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(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件,并已在生產(chǎn)實(shí)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(lái)低熔點(diǎn)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(wèn)題,實(shí)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(kāi)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(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法,例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)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(diǎn)。
2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下,經(jīng)過(guò)幾十年努力,現(xiàn)在我國(guó)沖壓模的設(shè)計(jì)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(jì)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(guó)的沖壓模設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(jì)和制造難度大,質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn),可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平,模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平,在轎車模具國(guó)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(guó)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(jí)進(jìn)模和多功能模具,是我國(guó)重點(diǎn)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(dòng)閥片多功能模具,已基本達(dá)到國(guó)際水平。
但總體上和國(guó)外多工位級(jí)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(lái)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(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)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(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)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(shí)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(guó)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(guò)高。國(guó)外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%,我國(guó)沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)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(jí)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(diǎn)與展望
發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求、發(fā)展趨勢(shì)和目前狀況來(lái)確定。可按產(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述。
1、 沖壓模產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)
沖壓模共有7小類,并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)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(jí)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(diǎn)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(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。
多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。
精沖模中發(fā)展重點(diǎn)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(diǎn)
模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)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(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō),發(fā)展重點(diǎn)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(guò)程的計(jì)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(kù)及開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來(lái)說(shuō),發(fā)展重點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)。
對(duì)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(jì)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(kāi)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(diǎn)。
3、 其他發(fā)展重點(diǎn)及展望
其他發(fā)展重點(diǎn)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(gè)方面作一些分析。
企業(yè)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程,是一門(mén)學(xué)問(wèn),是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具企業(yè)相比,在某種意義上說(shuō),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(duì)象,但搞好信息化建設(shè),逐步實(shí)現(xiàn)信息化管理已成為發(fā)展方向,行業(yè)也對(duì)此有共識(shí)。
4、當(dāng)前存在的問(wèn)題
由于歷史和體制上的原因,我國(guó)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(guó)內(nèi)外模具專業(yè)化情況來(lái)看
1)模具生產(chǎn)獨(dú)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(mén)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(duì)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(jí)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(kāi)展專業(yè)化協(xié)作。例如目前社會(huì)上專門(mén)從事模具設(shè)計(jì)的公司、專門(mén)進(jìn)行型腔加工或電加工協(xié)作的企業(yè)、專門(mén)接受測(cè)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(shì)。因此,這也是發(fā)展重點(diǎn)。
金屬?zèng)_壓成型加工的發(fā)展趨勢(shì)是什么?
金屬?zèng)_壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)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(guò)沖壓加工制作而成的。
一、縮短金屬成型模具的試模時(shí)間
當(dāng)前,由于大型設(shè)備制造技術(shù)的日趨成熟,未來(lái)沖壓設(shè)備主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)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(yàn)時(shí)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(shì)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(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速
近些年來(lái),級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開(kāi)始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,用級(jí)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(lái)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(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。其優(yōu)點(diǎn)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(guó)福特汽車的工業(yè)化生產(chǎn)大大推動(dòng)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(shí)展開(kāi),關(guān)鍵問(wèn)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(guò)程的分析與控制。但在20世紀(jì)的大部分時(shí)間里,對(duì)沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗(yàn)型的。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論,能求解的問(wèn)題十分有限。研究的重點(diǎn)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(shí)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(dòng)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(gè)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(jì)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?,成為材料變形行為研究和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)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(kāi)始從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)化。
縱觀上世紀(jì)的發(fā)展歷程可見(jiàn):
(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(dòng)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(jì)和制造成為當(dāng)前的重要課題。
(3)成形過(guò)程數(shù)字化仿真技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)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(guò)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(jì)未來(lái)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)。現(xiàn)代車身結(jié)構(gòu)中,高強(qiáng)度鋼約占25%。目前在繼續(xù)開(kāi)發(fā)超高強(qiáng)度鋼的同時(shí),結(jié)合發(fā)展新的“高效結(jié)構(gòu)”和制造技術(shù),爭(zhēng)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(kāi)發(fā)未來(lái)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(wèn)題是開(kāi)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(wèn)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(lái),鎂的產(chǎn)量每5年增加1倍,是很有前途的未來(lái)材料,預(yù)計(jì)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(diǎn)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(shì),不僅對(duì)于飛機(jī),未來(lái)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(diǎn):
鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù)。國(guó)外已有實(shí)用的工藝及模具設(shè)計(jì)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(duì)于飛機(jī)工業(yè)來(lái)說(shuō),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(diǎn)。
以液體直接或間接作為半模或傳感應(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(diǎn)(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(lái)在高壓源及高壓密封問(wèn)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(shí)用化、工業(yè)化,生產(chǎn)發(fā)動(dòng)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(jì)液壓成形、拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未來(lái)汽車輕量化的三項(xiàng)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(wú)模成形技術(shù)的研究也有很大進(jìn)展,顯現(xiàn)出越來(lái)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(jì)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(xiàng)高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù),有利于最終實(shí)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(guò)程的計(jì)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(jì)算機(jī)輔助過(guò)程分析仿真(CAE)是20世紀(jì)后期對(duì)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(guò)程中計(jì)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(jì)、沖壓過(guò)程設(shè)計(jì)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(guò)程設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的最有效手段。國(guó)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(jì)和試模的時(shí)間減少50%以上。美國(guó)GM居世界領(lǐng)先地位。
數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可概括如下:
進(jìn)一步提高模擬計(jì)算的精度和速度。重點(diǎn)突破回彈精確預(yù)測(cè);發(fā)展快速有限元模擬技術(shù),實(shí)現(xiàn)“當(dāng)天工程”、甚至“2小時(shí)工程”;同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,解決復(fù)雜變形路徑等基礎(chǔ)性問(wèn)題。
(2)降低軟件對(duì)人員專業(yè)素質(zhì)的要求。目前市場(chǎng)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(duì)硬件平臺(tái)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(jì)環(huán)節(jié)的研究。初始化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)(初始方案),作為計(jì)算分析的起點(diǎn)和修改的基礎(chǔ),至今仍需要靠有經(jīng)驗(yàn)的人員完成。迫切需要發(fā)展知識(shí)庫(kù)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(shí)現(xiàn)智能化初始工作,減少對(duì)工藝專家的依賴。
(5)加強(qiáng)基礎(chǔ)試驗(yàn)。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(lái)自試驗(yàn),其真實(shí)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(shí)現(xiàn)制造全過(guò)程、全生命期的綜合優(yōu)化。目前,成形過(guò)程分析,仍重在解決成“形”問(wèn)題。未來(lái),將同時(shí)向改“性”發(fā)展,實(shí)現(xiàn)變形方式、成形過(guò)程及成形后性能的綜合優(yōu)化。
(7)普及CAE技術(shù)勢(shì)在必行。CAD技術(shù)經(jīng)過(guò)5-10年的大力普及,基本解決了手工繪圖問(wèn)題。未來(lái)5-10年,CAE技術(shù)的普及將勢(shì)在必行。
中小機(jī)械制造企業(yè)70多萬(wàn)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(shì)
進(jìn)入90年代以來(lái),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?、省、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(duì)成形過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)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(jiǎn)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(shí)用階段。
(3)注重產(chǎn)品制造全過(guò)程,最大程度地實(shí)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(guò)程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。
(4)對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起,就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度,作出快速分析評(píng)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(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì),加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)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(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。
冷沖壓的發(fā)展史
冷沖壓加工工藝,在我國(guó)已有悠久的歷史。據(jù)文獻(xiàn)記載:我國(guó)勞動(dòng)人民遠(yuǎn)在青銅時(shí)期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能;到了戰(zhàn)國(guó)時(shí)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(zhǎng)的封建社會(huì)時(shí)期,我國(guó)勞動(dòng)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(gè)世紀(jì)以來(lái),我國(guó)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(mén)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(kāi)展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動(dòng),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(dòng)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(guó)對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來(lái),出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長(zhǎng)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(diǎn)合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)生產(chǎn)率大大提高,成本也大幅度下降,有利地推動(dòng)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。
關(guān)于沖壓模具的發(fā)展史和沖壓模具的發(fā)展史圖片的介紹到此就結(jié)束了,不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ?如果你還想了解更多這方面的信息,記得收藏關(guān)注本站。