沖壓模具智能化發(fā)展,沖壓模具智能化發(fā)展趨勢
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本文目錄概覽:
- 1、金屬沖壓成型加工的發(fā)展趨勢是什么?
- 2、冷沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r。
- 3、沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
- 4、沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢如何?
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和沖壓拉伸機械壓力機,特別是在機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機,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,高強度鋼約占25%。目前在繼續(xù)開發(fā)超高強度鋼的同時,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、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,未來汽車也將擴大應(yīng)用。
隨著新材料和新結(jié)構(gòu)的擴大應(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版的轉(zhuǎn)化。
(4)加強初始化設(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?、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。科學(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。
冷沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r。
目前,我國日用五金業(yè)已經(jīng)跨入世界前列。先后建立了拉鏈、電剃須器、不銹鋼器皿、鐵鍋、刀片、自行車鎖等14個技術(shù)開發(fā)中心,壓力鍋、電動剃須器、打火機等16個產(chǎn)品中心。這些中心目前絕大多數(shù)發(fā)展成為行業(yè)排頭兵,有的已成為世界排頭兵,取得了良好的經(jīng)濟效益。據(jù)了解,現(xiàn)在我國五金產(chǎn)業(yè)中至少有70%為民營企業(yè),為我國五金行業(yè)發(fā)展的主力軍。我國逐步成為世界五金加工大國和出口大國,并且已成為世界五金生產(chǎn)大國之一,擁有廣闊的市場和消費潛力。
五金行業(yè)市場發(fā)展概況與趨勢
手工工具市場:漸趨智能化、人性化
國際五金市場上,歐美發(fā)達(dá)國家由于生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展與勞動力價格升高,將普遍性產(chǎn)品轉(zhuǎn)由發(fā)展中國家生產(chǎn),僅生產(chǎn)高附加價值的產(chǎn)品,而我國又擁有強大的市場潛力,所以更有利發(fā)展為五金加工出口大國。
我國的手工工具市場主要分布在浙江、江蘇、上海、廣東、山東和臺灣等地方,其中浙江和廣東最為突出。浙江的永康向來就被稱為“手工工具之鄉(xiāng)”,而且浙江人的市場操作意識相當(dāng)強,從當(dāng)初的火鍋產(chǎn)品、不銹鋼保溫杯到去年風(fēng)靡一時的滑板車,給他們帶來了滾滾財源。廣東也即將成為世界五金工具模具中心。目前,在深圳周邊及珠三角地區(qū)聚集了6000多家模具企業(yè),從業(yè)人員超過20萬人。已連續(xù)在深圳舉辦了五屆的華南國際模具展,吸引了25個國家和地區(qū)的1000多家企業(yè)參加,是當(dāng)今中國最具專業(yè)化、國際化水準(zhǔn)的模具工業(yè)展會。
DIY產(chǎn)品成為五金相關(guān)行業(yè)市場新寵。近年來,在歐美隨著發(fā)達(dá)國家的建筑類五金產(chǎn)品設(shè)計以容易安裝及維修為主,可自行裝配產(chǎn)品及工具大受市場歡迎。據(jù)分析,今后兩年,國內(nèi)的建筑類五金產(chǎn)品也將走向智能化、人性化的發(fā)展道路。
臺灣手工具業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。臺灣地區(qū)手工具業(yè)憑借產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、交貨準(zhǔn)時、產(chǎn)品品種齊全,能配合客戶需求,在全球具有一定的優(yōu)勢。而且臺灣手工具銷售以島外市場為主,目前當(dāng)?shù)刂圃鞆S商約5000家,多分布在臺灣島中部地區(qū),以中小企業(yè)為主。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料顯示,以個別手工具產(chǎn)品類別來看,套筒為出口大宗,其次為手工具組合,第三為園藝工具,扳手類排名第四,鉗類排名第五。
刀具市場:市場競爭力不斷提高
據(jù)報道,全世界刀具市場需求不斷增長。其中歐洲、北美國家增長穩(wěn)定,特別是東歐國家;亞洲市場略有回升,市場潛力很大,拉美國家市場明顯增長,尤其是墨西哥。目前世界切削刀具銷售額超過100億美元,工業(yè)發(fā)達(dá)的歐洲、北美、日澳三大市場占有75%~80%。
在亞洲,中國也是一個重要市場。據(jù)預(yù)測,我國刀具需求在70~80億元人民幣之間,其中高精、高效、高可靠性的現(xiàn)代刀具,如硬質(zhì)合金和陶瓷等超硬刀具材料可轉(zhuǎn)位刀具的消費額約為12億元人民幣,其中80%~85%依賴進(jìn)口,模具制造使用的刀具進(jìn)口占90%以上。在過去一年中,刀具市場之所以需求增長緩慢,主要是因為刀具壽命增加,再有就是用戶針對整個制造過程提出要求,取代了許多的機床和刀具。以及多功能刀具的應(yīng)用增多,替代了很多以往單功能的簡單刀具。今后用戶將更加強調(diào)生產(chǎn)廠對刀具的研究和發(fā)展,不僅是在材料和表面涂層技術(shù)領(lǐng)域,而且也在刀具產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝過程方面注重生產(chǎn)實踐,幫助刀具制造廠增加在它們所熟悉領(lǐng)域中的市場競爭力。
從刀具產(chǎn)品技術(shù)看,日本的DIJET、BIG、OSG、日本住友電工,日立工具新開發(fā)的高速高硬度刀具可加工至HRC70的硬度,東芝泰珂洛的拳頭產(chǎn)品TAC快速銑刀系列硬質(zhì)合金刀具逐漸取代高速鋼刀具,特別是圓形刀具。美國肯納刀具、瑞典SANDVIK,山高刀具SECO公司、SPINNER公司等涂層刀具的應(yīng)用越來越普遍。中國刀具和量儀的知名企業(yè)株洲鉆石工具、桂林廣陸數(shù)字測控股份公司等也提供了新開發(fā)的產(chǎn)品,參與國際競爭。高速加工用新型刀具市場占有量不斷增長。
從刀具制造商合作方式來看,在高新領(lǐng)域市場將出現(xiàn)很多大公司強強聯(lián)合。
模具市場發(fā)展概況與趨勢展望
近年來工業(yè)發(fā)達(dá)國家的人工費用增加,其正向發(fā)展中國家特別是東南亞國家轉(zhuǎn)移,其國內(nèi)以生產(chǎn)高、精模具為主,人工勞動投入量大的模具依靠進(jìn)口解決。
“十一五”期間,我國模具市場總體趨勢平穩(wěn)向上。目前,國內(nèi)市場對中高檔家電、汽車、塑料制品模具的需求量很大,但要求國產(chǎn)模具必須在質(zhì)量、交貨期等方面滿足用戶的需求。我國加入WTO后,伴隨著世界經(jīng)濟的一體化浪潮,全球制造業(yè)加速向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移已是大勢所趨,中國也將逐步發(fā)展成為世界級的制造業(yè)基地。中低檔的模具國際市場潛力十分巨大,只要國產(chǎn)模具的質(zhì)量能夠有提高,交貨期能夠保證,模具出口的前景是十分樂觀的。優(yōu)勢明顯的廣東特別是珠三角地區(qū),將在十年之內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。同時,由于近年來我國每年用近10億美元進(jìn)口模具,其中精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù),所以從減少進(jìn)口角度出發(fā),這類高檔模具在市場的分額比例也將逐步增大。現(xiàn)代模具其高技術(shù)、人才密集、高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)的特點,是在新型工業(yè)化道路上走在前面的產(chǎn)業(yè),模具作為重要的制造裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時,也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù),模具在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和生產(chǎn)中所具有的獨特的重要地位,使得模具制造能力和水平的高低也成為國家創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。
2010年經(jīng)濟逐步企穩(wěn),模具作為制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變增長方式,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵支撐,無疑具有舉足輕重的地位,溝通制造業(yè)上下游產(chǎn)業(yè),共同促進(jìn)模具制造業(yè)發(fā)展已成為深圳模具技術(shù)學(xué)會的重要任務(wù)。
延伸閱讀
模具行業(yè)支撐汽車行業(yè)的產(chǎn)品升級換代
據(jù)悉,2009年我國乘用車換型就達(dá)到221款(其中轎車175款),比2008年多114款。自主車型120款,而像中檔帕薩特的全套沖模價值就超過2.5億元人民幣,大型塑料模具價值約3500萬至4000萬;從汽車的心臟發(fā)電機的缸體壓鑄到汽車白車身沖壓件,從加快我國節(jié)能環(huán)保型汽車的研發(fā)進(jìn)程(如汽車發(fā)動機塑料進(jìn)氣歧管國外已占80%,注塑模具的實現(xiàn)),到新材料超強鋼板熱壓成形模,都需要模具帶動汽車產(chǎn)業(yè)核心零部件的國產(chǎn)化,中高檔轎車覆蓋件模具,汽車輕量化新型材料成形模具及多工位級進(jìn)模具均是推進(jìn)汽車自主品牌發(fā)展的保障,模具裝備是汽車裝備中的重要組成部分。
家電行業(yè):家電零件成型依靠鈑金沖壓、塑料、發(fā)泡、吸附等各類模具,一臺冰箱需要150~200付模具、一臺空調(diào)需要50付左右的模具、一臺洗衣機需要60付左右的模具,還有大量的小家電……海爾公司一年采購6000付左右模具,金額達(dá)到5個多億。2009年12月,工信部下發(fā)了《關(guān)于加快我國家用電器行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》,針對產(chǎn)品升級、技術(shù)升級的重要任務(wù),加快我國家電轉(zhuǎn)型升級。(如低噪音、節(jié)能節(jié)水,多間室等)模具制造的水平也是家電零件制造工藝水平提高的體現(xiàn)。
據(jù)統(tǒng)計,2009年我國塑料行業(yè)6000億銷售額,按1:100的帶動,得到了60億模具的支撐。
航空裝備技術(shù)與模具制造
鈑金裝備:作為航空制造技術(shù)的重要基礎(chǔ),航空鈑金裝備技術(shù)模具為其提供成型的主要設(shè)備是在超塑成形設(shè)備、熱成形設(shè)備、旋壓成形設(shè)備、壓彎成形設(shè)備等等,大型板類三維曲面的一個產(chǎn)品成形模具往往需要數(shù)十套甚至數(shù)百套,板材由模具曲面成形;在多點成形時,模具制造將整體模具離散成一系列規(guī)則排列、高度可調(diào)的基本體來包絡(luò)面完成,進(jìn)而多點成形技術(shù)發(fā)展有多點成形機等等。
飛機內(nèi)飾件模具成套技術(shù)的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化:配套中國商用飛機發(fā)展提供產(chǎn)品的模具制造技術(shù),選用強度大、阻燃、防煙霧、散熱工程塑料,結(jié)合航空領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求,針對飛機內(nèi)飾件的材料選用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計、模具設(shè)計制造和最終產(chǎn)品組裝整套技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā),實現(xiàn)飛機內(nèi)飾件成套技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在飛機內(nèi)飾件方面,塑料使用的提高有利于減輕飛機的自重,節(jié)約燃油,降低成本。據(jù)不完全統(tǒng)計,飛機內(nèi)飾件在模具200套左右,產(chǎn)值一個億,帶動制件產(chǎn)值在30億元左右。
電子專用裝備及新興產(chǎn)業(yè)配套領(lǐng)域
裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中,在“抓住九大產(chǎn)業(yè)重點項目,實施裝備自主化”的內(nèi)容里,第8項“電子信息產(chǎn)業(yè)”中就將電子設(shè)備儀器及工模具等為重點,推進(jìn)信息化裝備自主化。
以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路用引線框架精密多工位級進(jìn)沖模,集成電路精密封裝模具,電子元器件和精密接插件用精密模具,芯片用精密沖壓模具,汽車電子模具為前沿,電腦周邊模具、多媒體數(shù)碼產(chǎn)品模具、光電通訊產(chǎn)品模具、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品模具、鐘表禮品模具等等隨著IT和信息技術(shù)的發(fā)展將需求越來越大。我國已是(復(fù)印機、傳真機、打印機等)OA設(shè)備及耗材的主要生產(chǎn)國,60%以上的復(fù)印設(shè)備、40%以上的影像打印設(shè)備在中國制造,同時世界OA設(shè)備主要廠商在中國大量采購零部件也使得OA設(shè)備塑料模具發(fā)展迅速。
醫(yī)療器械據(jù)推算有一萬種產(chǎn)品,34個門類,4000家企業(yè)。如保健器械、高分子塑料產(chǎn)品也是其中的一部分。幾乎全部制件涉及模具,大到高壓氧艙,小到助聽器、心臟起博器…高分子復(fù)合材料成型、生物生命工程、醫(yī)療器械器材零部件生產(chǎn)配套的精密、超精密模具將在醫(yī)療器械制造中具有舉足輕重的地位。
2009年國家4萬個億投資中,軌道交通直接投資是7000個億,而動車組走行核心部件超高速(300公里以上/小時)精密軸承模具核心技術(shù)、時速200~350公里高速動車組、大功率交流傳動電力/內(nèi)燃機車、載重100噸鐵路重載貨車和城市軌道交通車輛用軸承、齒輪傳動裝置,高速動車組用齒輪箱精密鑄造模具;重載25T軸重?zé)徨懩>?、冷墩模具等將為新興產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)。
沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢
改革開放以來,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一。許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和Topsolid Progress等國際通用軟件,個別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步,東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
例如,吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件,華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件,上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高;許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能,實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展,對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用,相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù),這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù),它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣),因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機具、刀具數(shù)控庫;有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 我國涌現(xiàn)出一大批模具行業(yè)的龍頭企業(yè)。如,汽車覆蓋件模具有“四大家”,大型塑料模具有海爾、華威、群達(dá)行,精密沖壓模具有國盛、華富,汽車輪胎模具有豪邁、巨輪,鑄造模具有一汽鑄造、寧波合力、廣州型腔、北侖輝旺,精密塑料模具有唯科、寧波橫河等等。據(jù)武兵書介紹,模具行業(yè)已有95家企業(yè)被授予“中國重點骨干模具企業(yè)”稱號,本屆上海國際模展期間,中國模具協(xié)會還將給第四批10多家企業(yè)授牌。屆時,“中國重點骨干模具企業(yè)”將達(dá)到110家左右。
長期以來,中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性,東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方,模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū),其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。據(jù)模具網(wǎng)CEO、深圳市模具技術(shù)學(xué)會副秘書長羅百輝介紹,這種格局正在發(fā)生深層變化,我國模具業(yè)正在從較發(fā)達(dá)的珠三角、長三角地區(qū)向內(nèi)和北方擴展,在產(chǎn)業(yè)布局上出現(xiàn)了一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū),有京津冀、長沙、成渝、武漢、皖中等地區(qū),模具集聚發(fā)展成為新特點,模具園區(qū)(城、集聚地等)不斷涌現(xiàn)。在東部地區(qū),已形成昆山、無錫精密模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地;泊頭、蕪湖汽車模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地;寧波、黃巖、深圳、東莞大型、精密模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地。羅百輝表示,模具行業(yè)在中國被廣泛看好,我國模具行業(yè)加快了體制改革和機制轉(zhuǎn)換步伐,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理,主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度;塑料模和壓鑄模比例增大;面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快;隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入,“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展很快。 沖壓模具是沖壓加工的主要工藝裝備,沖壓制件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由于上、下模具之間不斷地分合,如果操作工人的手指不斷進(jìn)入或停留在模具閉合區(qū),便會對其人身安全帶來嚴(yán)重威脅。
主要零件及安全要求
1.工作零件
凸凹模是直接使坯料成形的工作零件,因此,它是模具上的關(guān)鍵零件。凸凹模不但精密而且復(fù)雜,它應(yīng)滿足如下要求:
(1)應(yīng)有足夠的強度,不能在沖壓過程中斷裂或破壞;
(2)對其材料及熱處理應(yīng)有適當(dāng)要求,防止硬度太高而脆裂。
2.定位零件
定位零件是確定坯件安裝位置的零件,有定位銷(板)、擋料銷(板)、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計定位零件時應(yīng)考慮操作方便,不應(yīng)有過定位,位置要便于觀察,最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷定位等。
3.壓料、卸料及出料零件
壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力,從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設(shè)備上的氣墊推桿支撐,可上下運動,頂出件設(shè)計時應(yīng)具有足夠的頂出力,運動要有限位。卸料板應(yīng)盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應(yīng)設(shè)有防護板,防止手指伸人或異物進(jìn)入,外露表面棱角應(yīng)倒鈍。
4.導(dǎo)向零件
導(dǎo)柱和導(dǎo)套是應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因此,導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。導(dǎo)柱設(shè)在下模座,要保證在沖程下死點時,導(dǎo)柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導(dǎo)柱應(yīng)安排在遠(yuǎn)離模塊和壓料板的部位,使操作者的手臂不用越過導(dǎo)柱送取料。
5.支承及夾持零件
它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等;上下模板是沖模的基礎(chǔ)零件;其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸,尤其是前后方向應(yīng)與制件相適應(yīng),過大或過小均不利于操作。
有些模具(落料、沖孔類模具)為了出件方便,需在模架下設(shè)墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起,兩墊板的厚度應(yīng)絕對相等。墊板的間距以能出件為準(zhǔn),不要太大,以免模板斷裂。
6.緊固零件
它包括螺釘、螺母,彈簧、柱銷、墊圈等.一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多,設(shè)計選用時應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要,避免緊固件暴露在表面操作位置上,防止碰傷人手和妨礙操作。
模具設(shè)計的安全要點
在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量保證進(jìn)料、定料、出件、清理廢料的方便。對于小型零件的加工要嚴(yán)禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區(qū)作業(yè);對于大型零件的加工,若操作者必須手入模內(nèi)作業(yè)時,要盡可能減少入模的范圍,盡可能縮短身體某部位在模內(nèi)停留的時間,并應(yīng)明確模具危險區(qū)范圍,配備必要的防護措施和裝置。
模具上的各種零件應(yīng)有足夠的強度及剛度,防止使用過程中損壞和變形,緊固零件要有防松動措施,避免意外傷害操作者。
不允許在加工過程中發(fā)生廢料或工件飛彈現(xiàn)象,影響操作者的注意力,甚至擊傷操作者。另外要避免沖裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進(jìn)行沖壓操作時有過大的動作幅度,避免出現(xiàn)使身體失去穩(wěn)定的姿勢;不允許在作業(yè)時有過多和過準(zhǔn)的動作。應(yīng)盡量避免沖壓加工時有強烈的噪聲和振動。模具設(shè)計應(yīng)在總圖上標(biāo)明模具重量,便于安裝,保障安全。20千克以上的零件加工應(yīng)有起重搬運措施,減輕勞動強度。裝拆模具零件時應(yīng)方便安全,避免有夾手、割手的可能;模具要便于解體存放。總之,模具中的哪怕是細(xì)微的問題都會影響安全,只有對每種作業(yè)中的具體問題進(jìn)行分析,才能提出模具中的安全注意事項。
沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢如何?
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?、省、凈”的需求,適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。
(1)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化。科學(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。
也就是說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、CAE技術(shù)應(yīng)向宣人化、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。
(2)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。
(3)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。
(4)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,加強企業(yè)對市場變化的快速響應(yīng)能力。
(5)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。
加入WTO以后,中國的汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)必將有大的發(fā)展。我國的沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機遇,又面臨進(jìn)一步以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國民經(jīng)濟和國防建設(shè)事業(yè)將向沖壓成形技術(shù)的發(fā)展提出更多更新更高的要求。
我國的板料加工領(lǐng)域必須加強力量的聯(lián)合,加強技術(shù)的綜合與集成,加快傳統(tǒng)技術(shù)從經(jīng)驗向科學(xué)化轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。加速人才培養(yǎng),提升技術(shù)創(chuàng)新能力,提高沖壓技術(shù)隊伍的整體素質(zhì)和生產(chǎn)企業(yè)的競爭力。
沖壓
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。
沖壓模具智能化發(fā)展的介紹就聊到這里吧,感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容,更多關(guān)于沖壓模具智能化發(fā)展趨勢、沖壓模具智能化發(fā)展的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。