史上最全的沖壓模具,沖壓模具介紹
今天給各位分享史上最全的沖壓模具的知識,其中也會對沖壓模具介紹進行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!
本文目錄概覽:
- 1、沖壓詳細資料大全
- 2、高強度鋼沖壓模具是什么呢
- 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、冷沖壓的發(fā)展史
沖壓詳細資料大全
沖壓是靠壓力機和模具對板材、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。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)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片,鍋爐的汽包,容器的殼體,電機、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)備的動力,使板料在模具里直接受到變形力并進行變形,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,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產(chǎn)就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無法實現(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,存在問題,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,潤滑,安全生產(chǎn), 加工特點 沖壓件與鑄件、鍛件相比,具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件,以提高其剛性。由于采用精密模具,工件精度可達微米級,且重復(fù)精度高、規(guī)格一致,可以沖壓出孔窩、凸臺等。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,尤其是多工位級進模,可在一臺壓力機(單工位或多工位的)上完成多道沖壓工序,實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高,勞動條件好,生產(chǎn)成本低,一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件?!∨c機械加工及塑性加工的其它方法相比,沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。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,易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工,普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次,高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上,而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 (2) 沖壓時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,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,加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強度和剛度均較高。 (4) 沖壓一般沒有切屑碎料生成,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,沖壓加工在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域套用范圍相當廣泛。例如,在宇航,航空,軍工,機械,農(nóng)機,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里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它,而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機,火車,汽車,拖拉機上就有許多大,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的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計,腳踏車,縫紉機,手表里有80%是沖壓件;電視機,收錄機,攝像機里有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。 存在問題 1、模具問題 沖壓加工所使用的模具一般具有專用性,有時一個復(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)點才能充分體現(xiàn),從而獲得較好的經(jīng)濟效益的。 2、安全問題 沖壓加工也存在著一些問題和缺點。主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害,而且操作者的安全事故時有發(fā)生。不過,這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的,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)的進步,特別是計算機技術(shù)的發(fā)展,隨著機電一體化技術(shù)的進步,這些問題一定會盡快而完善的得到解決。 3、高強度鋼沖壓 當今高強鋼、超高強鋼很好的實現(xiàn)了車輛的輕量化,提高了車輛的碰撞強度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強度的提高,傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下,目前國際上逐漸研究超高強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,屈服強度降低的特點,通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進行深入研究,目前該技術(shù)被國外廠商壟斷,國內(nèi)發(fā)展緩慢。 解決方案 過去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件,大家都認為耐壓型(EP) 潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經(jīng)有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現(xiàn),環(huán)保要求的嚴格,EP油基潤滑油的價值已經(jīng)減少,甚至失去市場。 在高溫下高強度鋼的成型,EP油基潤滑油失去了它的性能,無法在極溫套用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在沖壓模具中變形,溫度不斷升高,EP油基潤滑油都會變薄,有些情況下會達到閃點或者燒著(冒煙)。IRMCO水基沖壓潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升,會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上,形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展,在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接,以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具,延長了模具使用壽命,提高了沖壓的強度。 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。在實際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合套用于一個工件。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為其他沖壓工序如彎曲、拉深、成形等準備毛坯,也可以在已成形的沖壓件上進行切口、修邊等。沖裁廣泛用于汽車、家用電器、電子、儀器儀表、機械、鐵道、通信、化工、輕工、紡織以及航空航天等工業(yè)部門。沖裁加工約占整個沖壓加工工序的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。金屬材料的彎曲實質(zhì)上是一個彈塑性變形過程,在卸載后,工件會產(chǎn)生方向的彈性恢復(fù)變形,稱回彈?;貜椨绊懝ぜ木?,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)計原則與方法都不一樣。各種拉深件按變形力學(xué)的特點可分為直壁回轉(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 是通過拉形模對板料施加拉力,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展,直至與拉形模型面完全貼合。拉形的適用對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。在加工過程中,坯料隨旋壓模主動旋轉(zhuǎn)或旋壓頭繞坯料與旋壓模主動旋轉(zhuǎn),旋壓頭相對芯模和坯料作進給運動,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產(chǎn)品的外形進行二次修整。主要體現(xiàn)在壓平面、彈腳等。針對部分材料存在彈性,無法保證一次成型品質(zhì)時,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實現(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,同時提高零件的剛度。在大型鈑金成形時,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)部門中得到十分廣泛的套用。 縮口 是一種將已經(jīng)拉伸好的無凸緣空心件或管坯開口端直徑縮小的沖壓方法。縮口前、后工件端部直徑變化不宜過大,否則端部材料會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)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大。對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,板料厚度過大會增加變形力,并造成卡料,甚至將凹模脹裂;板料過薄會影響成品質(zhì)量,在拉深時甚至出現(xiàn)拉裂。 沖壓原材料 ②表面光潔,無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等。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、成形等過程可能向深廣擴展,造成廢品。 ③屈服強度均勻,無明顯方向性。各向異性(見塑性變形的板料在拉深、翻邊、脹形等沖壓過程中,因各向屈服的出現(xiàn)有先后,塑性變形量不一致,會引起不均勻變形,使成形不準確而造成次品或廢品。 ④均勻延伸率高。抗拉試驗中,試樣開始出現(xiàn)細頸現(xiàn)象前的延伸率稱為均勻延伸率。在拉深時,板料的任何區(qū)域的變形不能超過材料的均勻延伸范圍,否則會出現(xiàn)不均勻變形。 ⑤屈強比低。材料的屈服極限與強度極限之比稱為屈強比。低的屈強比不僅能降低變形抗力,還能減小拉深時起皺的傾向,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。 在實際生產(chǎn)中,常用與沖壓過程近似的工藝性試驗,如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能,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)計和制造需要較多的時間,這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn)),以及研制快速換模裝置,可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間,能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地套用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓 專用設(shè)備 除厚板用水壓機成形外,一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心,配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置,并利用電腦程式控制,可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 壓力機 潤滑 一般工件在沖壓過程中,由于沖壓過程中,尤其是在冷鍛沖壓加工過程中,溫度會很快升高,必須加潤滑油潤滑,如果不使用潤滑而直接沖壓,除工件光潔度受到影響外,模具壽命將縮短,同時精度降低,為此模具方面的改進將投入大量費用。正是由于此種原因,所以在冷鍛沖壓中必須要沖壓潤滑。 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)是一個非常重要的問題。沖壓的安全措施是: ①實現(xiàn)機械化、自動化進出料。②設(shè)定機械防護裝置,防止傷手。套用模具防護罩、自動退料裝置和手工工具進出料。③設(shè)定電氣保護、斷電裝置。設(shè)定光電或氣幕保護開關(guān)、雙手或多手串聯(lián)啟動開關(guān)、防誤操作裝置等。④改進離合器和制動結(jié)構(gòu),在危險信號發(fā)出后,壓力機的曲軸、連桿、沖頭能立即停止在原位上。
高強度鋼沖壓模具是什么呢
據(jù)我們所了解來看,當今高強鋼、超高強鋼很好的實現(xiàn)了車輛的輕量化,提高了車輛的碰撞強度和安全性能,因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強度的提高,傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下,國際上逐漸研究超高強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,屈服強度降低的特點,通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進行深入研究,該技術(shù)被國外廠商壟斷,國內(nèi)發(fā)展緩慢。過去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件,大家都認為耐壓型(EP)潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經(jīng)有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現(xiàn),環(huán)保要求的嚴格,EP油基潤滑油的價值已經(jīng)減少,甚至失去市場。沖壓模具,是在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓,是在室溫下,利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。根據(jù)工藝性質(zhì)分類。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。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。拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。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、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起,進而形成一個整體。
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)級進模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進方向上,具有兩個或更多的工位,在壓力機的一次行程中,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、標準件及其它零件等,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)濟需求和世界先進水平相比,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口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進口。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。精度達到1~2m,壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5m的精沖模,大尺寸(≥300mm)精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。
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)。蘇州交通大學(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年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀開始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)引進了相當數(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)化進程中前進了一大步,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。
標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具,是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具,已基本達到國際水平。
但總體上和國外多工位級進模相比,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。現(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。高強度板和不等厚板的沖壓模及大型多工位級進模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。
多功能、多工位級進模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。
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。提高模具標準化程度,搞好模具標準件生產(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)化與標準化及行業(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)化和標準化水平一直很低,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、多工位級進模具、精沖模具等等)進行專業(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)化促進了模具行業(yè)的發(fā)展。但專業(yè)化的路途仍舊遙遠,必須加快進程才能適應(yīng)形勢。因此,這也是發(fā)展重點。
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)文獻記載:我國勞動人民遠在青銅時期就發(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。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)濟建設(shè)和發(fā)展。
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