本篇文章給大家談談沖壓模具技術突破，以及沖壓模具2021對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄概覽：

• 1、沖壓技術的發(fā)展趨勢如何？
• 2、沖壓模具的迅速成形技術有哪些
• 3、沖壓加工的沖壓加工最新技術
• 4、冷沖壓模具的國內外研究動態(tài)及意義
• 5、沖壓模具的制造工藝都有哪些技術？
• 6、金屬沖壓成型加工的發(fā)展趨勢是什么？

沖壓技術的發(fā)展趨勢如何？

沖壓成形技術的發(fā)展趨勢 ：

進入90年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求，適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。

（1）沖壓成形技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術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、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。

也就是說趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發(fā)展。因此從設計技術來說，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術的應用，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。模具CAD、CAE技術應向宣人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。

（2）注重產品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。

（3）對產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。以便從產品初步設計甚至構思時起，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）沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、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能力。

（5）重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術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構整體的方向發(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，又面臨進一步以高新技術改造傳統(tǒng)技術的嚴峻挑戰(zhàn)。國民經濟和國防建設事業(yè)將向沖壓成形技術的發(fā)展提出更多更新更高的要求。

我國的板料加工領域必須加強力量的聯(lián)合，加強技術的綜合與集成，加快傳統(tǒng)技術從經驗向科學化轉化的進程。加速人才培養(yǎng)，提升技術創(chuàng)新能力，提高沖壓技術隊伍的整體素質和生產企業(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。

沖壓模具的迅速成形技術有哪些

快速成形的控制系統(tǒng)設計電機驅動及選用步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。共有3種: 永磁式、反應式和混合式混合式集中了前二種的優(yōu)點，從性價比方面進行綜合考慮，擬選用步進角1.8O 的兩相混合式步進電機。驅動器的型號、種類較多，細分型為考慮對象。因為細分型可消除電機的低頻振蕩，可提高電機的輸出轉矩及分辨率。顧及速度和精度細分系數(shù)定為4。系統(tǒng)硬件設計數(shù)控單元沖模是安裝在曲軸式壓力機上的,機床的沖壓原理不變。需要控制的是兩方面內容: 首要確定零點以及各工位點的位置; 其次在上沖模往復動作的啟停間被加工件的按編碼所得的X,Y 方向的快速進給送料運動以及這兩個動作的協(xié)調。即實沖壓和送料動作的同步控制。

數(shù)控系統(tǒng)的人機界面采用鍵盤輸入LED 顯示鍵盤具有數(shù)字鍵、設定、修改、查尋、X 及Y 方向的調整、執(zhí)行等的功能鍵，可用來完成加工程序的輸入、修改及對控制的操作和調整等。操作人員 根據(jù)被加 工件的 形 狀在計算機上進行編碼，自動生成加 工程序，通過串行口將加工程序下載給單片機并且保存在FLASHROM 中。工模安裝后手動調整零位。進入執(zhí)行后單片機從FLASHROM 中取得加工程序，并計算X,Y 方向的步進距離后再將其轉換成相應的步進脈沖數(shù)控制X,Y 方向的步進電機的轉動步數(shù)。當光電信號檢測到上模位于開啟位置時數(shù)控系統(tǒng)迅速將待加工件定

位到加工位置，并且啟動沖床上沖模下壓，實現(xiàn)一次沖壓。在沖床帶動上沖模開啟時數(shù)控系統(tǒng)迅速地將待加工件移動到下一加工位置等待下次沖壓，直到完成加工停止沖床運動。

沖壓加工的沖壓加工最新技術

復合沖壓

本文所涉及的復合沖壓, 并不是指落料、 拉伸、 沖孔等沖壓工序的復合, 而是指沖壓工藝同其他加工工藝的復合, 譬如說沖壓與電磁成形的復合, 沖壓與冷鍛的結合, 沖壓與機械加工復合等。

沖壓與電磁成形的復合工藝

電磁成形是高速成形, 而高速成形不但可使鋁合金成形范圍得到擴展, 并且還可以使其成形性能得到提高。用復合沖壓的方法成形鋁合金覆蓋件的具體方法是: 用一套凸凹模在鋁合金覆蓋件尖角處和難成形的輪廓處裝上電磁線圈, 用電磁方法予以成形, 再用一對模具在壓力機上成形覆蓋件易成形的部分,然后將預成形件再用電磁線圈進行高速變形來完最終成形。 事實證明, 用這樣復合成形方法可以獲得用單一沖壓方法難以得到的鋁合金覆蓋件。

最新研究表明鎂合金是一種比強度高、 剛度好、電磁界面防護性能強的金屬, 其在電子、 汽車等行業(yè)中應用前景十分看好, 大有取代傳統(tǒng)的鐵合金、 鋁合金、 甚至塑膠材料的趨勢。 目前汽車上采用的鎂合金制件有儀表底板、 座椅架、 發(fā)動機蓋等, 鎂合金管類件還廣泛應用于飛機、導彈和宇宙飛船等尖端工業(yè)領域。但鎂合金的密排六方晶格結構決定了其在常溫下無法沖壓成形?，F(xiàn)在人們研制了一種集加熱與成形一起的模具來沖壓成形鎂合金產品。該產品成形過程為: 在沖床滑塊下降過程中, 上模與下模夾緊對材料進行加熱, 然后再以適當運動模式進行成形。

此種方法也適用于在沖床內進行成形品的聯(lián)結及各種產品的復合成形。許多難成形的材料, 例如鎂合金、 鈦合金等產品, 都可用該種方法沖壓成形。由于這種沖壓要求沖床滑塊在下降過程中具有停頓的功能, 以便對材料加熱提供時間, 故人們研制一種全新概念的沖床—— —數(shù)控曲軸式伺服馬達沖床, 利用該沖床還可在沖壓模具內實現(xiàn)包括攻螺紋、鉚接等工序的復合加工, 從而有力地拓展了沖壓加工范圍, 為鎂合金在塑性加工業(yè)廣泛應用奠定了堅實的基礎。

沖壓與冷鍛的結合

一般板料沖壓僅能成形等壁厚的零件, 用變薄拉伸的方法最多能獲得厚底薄壁零件, 沖壓成形局限性限制了其應用范圍。而在汽車零件生產中常遇到一些薄壁但卻不等厚的零件 , 用單一的沖壓與冷鍛相結合的復合塑性成形方法加以成形, 顯得很容易, 因此, 用沖壓與冷鍛相結合的方法就能擴展板料加工范圍。 其方法是先用沖壓方法預成形, 再用冷鍛方法終成形。用沖壓冷鍛復合塑性成形, 其優(yōu)點為: 一是原材料容易廉價采購, 可以降低生產成本; 二是降低單一冷鍛所需的大成形力, 有利于提高模具壽命。 現(xiàn)在所談論的微細加工指的是微零件加工技術。微零件的界定通常指的是至少有某一方向的尺寸小于 100 m, 它比常規(guī)的制造技術有著無可比擬的應用前景。用該技術制作的微型機器人、微型飛機、 微型衛(wèi)星、 衛(wèi)星陀螺、 微型泵、 微型儀器儀表、 微型傳感器、 集成電路等等, 在現(xiàn)代科學技術許多領都有著出色的應用, 他能給許多領域帶來新的拓展和突破, 無疑將對我國未來的科技和國防事業(yè)有著深遠的影響, 對世界科技發(fā)展的推動作用也是難以估量的。 譬如微型機器人可完成光導纖維的引線、 粘接、 對接等復雜操作和細小管道、 電路的檢測, 還可以進行集成芯片生產、 裝配等等, 僅此就不難窺見微細加工誘人的魅力。

發(fā)達工業(yè)國家對微細加工的研究開發(fā)十分重視, 投入了大量的人力、 物力、 財力, 一些有遠見的著名大學和公司也加入了這一行列。我國在這方面也做了大量的研究工作, 有理由認為在 21 世紀, 微細加工一定會像微電子技術一樣, 給整個世界帶來巨大的變化和深刻的影響。

對于模具工業(yè), 由于沖壓零件的微型化及精度要求的不斷提高, 給模具技術提出了更高的要求。原因是微零件比傳統(tǒng)的零件成形要困難得多, 其理由是: ①零件越小, 表面積與體積比迅速增大; ②工件與工具間的粘著力, 表面張力等顯著增大; ③晶粒尺度的影響顯著, 不再是各向同性的均勻連續(xù)體; ④工件表面存儲潤滑劑相對困難。 微細沖壓的一個重要方面是沖小孔, 譬如微型機械、 微型儀器儀表中就有很多需要沖壓的小孔。 故研究小孔沖壓應是微細沖壓的一個極其重要的問題。沖小孔的研究著重于: 一是如何減小沖床尺寸;二是如何增大微小凸模的強度和剛度 (這方面除了涉及到制作的材料及加工的技術外, 最常用的便是增加微小凸模的導向及保護等)。 盡管在沖小孔上需要研究的問題還很多, 但也取得了不少可喜的成績。有資料表明國外已經開發(fā)的微沖壓機床長 111mm,寬 62mm, 高 170mm,裝有一個交流伺服電機, 可產生 3kN的壓力。該壓力機床裝有連續(xù)沖壓模, 能實現(xiàn)沖裁和彎曲等。

日本東京大學利用一種 WFDG技術制作了微沖壓加工的沖頭與沖模, 利用該模具進行微細沖壓, 可在 50 m厚的聚酰胺塑料板上沖出寬為 40 m的非圓截面微孔。在超薄壁金屬筒形件拉深方面, 清華大學有了良好的開端。超薄壁拉深技術的關鍵是要有高精度的成形機。 他們在壁厚為 0.001mm～ 0.1mm的超薄壁金屬圓筒成形中, 研制出一臺有微機控制功能的精密成形試驗機, 使沖頭與凹模在加工過程中對中精度達到 1 m, 有效地解決了超薄壁拉深中易出現(xiàn)起皺與斷裂而不能正常操作的難題。利用該機對初始壁厚為 0.3mm 的黃銅和純鋁進行一系列變薄拉深加工, 加工出內徑為 16mm, 壁厚為 0.015mm～0.08mm,長度為 30mm的一系列超薄壁金屬圓筒。 經檢測, 成形后的超薄壁筒壁厚差小于 2 m, 表面粗糙度 Ra0.057 m, 從而大大地提升了應用該超薄壁圓筒儀器儀表的精度, 相應地也提升了安裝該儀器儀表整機的性能。 綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響與資源效率的現(xiàn)代制造模式, 而綠色沖壓亦是如此, 實質上就是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代沖壓中的具體體現(xiàn)。它應包括在模具設計, 制造、 維修及生產應用等各個方面。

1、綠色設計 所謂綠色設計即在模具設計階段就將環(huán)境保護和減小資源消耗等措施納入產品設計中, 將可拆卸性、 可回收性、 可制造性等作為設計目標并行考慮并保證產品功能、 質量壽命和經濟性。隨著模具工業(yè)的發(fā)展, 對金屬板料成形質量和 模具設計效率要求越來越高, 傳統(tǒng)的基于經驗的設計方法已無法適應現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。 近年來, 用有限元法對板料成形過程進行計算機數(shù)值模擬, 是模具設計領域的一場革命。用計算機數(shù)值模擬能獲得成形過程中工件的位移、 應力和應變分布。 通過觀察位移后工件變形形狀能預測可能發(fā)生的起皺; 根椐離散點上的主應變值在板料成形極限曲線上的位置或利用損傷力學模型進行分析, 可以預測成形過程中可能發(fā)生的破裂; 將工件所受外力或被切除部分的約束力解除, 可對回彈過程進行仿真, 得到工件回彈后的形狀和殘余應力的分布。 這一切, 就為優(yōu)化沖壓工藝和模具設計提供了科學依據(jù), 是真正意義上的綠色模具設計。

2 綠色制造 在模具制造中, 應采用綠色制造。 現(xiàn)在有一種激光再制造技術, 它是以適當?shù)暮辖鸱勰椴牧? 在具有零件原形 CAD/CAM軟件支持下, 采用計算機控制激光頭修復模具。具體過程是當送粉機和加工機床按指定空間軌跡運動, 光束輻射與粉末輸送同步,使修復部位逐步熔敷, 最后生成與原形零件近似的三維體, 且其性能可以達到甚至超過原基材水平, 這種方法在沖模修復尤其是在覆蓋件沖模修復中用途最廣。 由于該項技術不以消耗大量自然資源為目標,故稱為綠色制造。 此外, 在沖壓生產中應盡量減少沖壓工藝廢料及結構廢料, 最大限度地利用材料和最低限度地產生廢棄物。減少工藝廢料, 就是通過優(yōu)化排樣來解決, 例如采用對排、 交叉排樣等方法, 還可以采用少無廢料排樣方法, 以大幅度提高材料利用率。 所謂優(yōu)化排樣就是要解決兩個問題: 一是如何將它表示成數(shù)學模型; 二是如何根據(jù)數(shù)學模型盡快求出最優(yōu)解,其關鍵就是算法問題?，F(xiàn)代優(yōu)化技術已發(fā)展到智能優(yōu)化算法, 主要包括人工神經網(wǎng)絡、 遺傳算法、 模擬退火、 禁忌搜索等。 可以相信優(yōu)化排樣將會有一個突破性進展, 對結構廢料多的工件可采用套裁方法, 從而能達到廢物利用, 變廢為寶。

此外, 還可以通過改產品結構的方法來加以解決也不是完全不可能的。對于套裁, 人人皆知的有大墊片套裁中墊片, 中墊片再套裁小墊片等。 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。該技術是綜合了成形、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分析技術進行深入研究，目前該技術被國外廠商壟斷，國內發(fā)展緩慢。

當材料被沖壓成形時，會變硬。不同的鋼材，變硬的程度不同，一般高強度低合金鋼只略有3 KSI增加，不到10%。注意：雙相鋼的屈服強度有20KSI增加，增加了40%多！金屬在成形過程中，會變得完全不同，完全不像沖壓加工開始之前。 這些鋼材在受力后，屈服強度增加很多。材料較高的屈服應力加上加工硬化，等于流動應力的大大增加。----這會引起需要更多的噸位來制作部件----它會使金屬的變形溫度增加（可能會燃燒或破壞不恰當?shù)臐櫥瑒颤c會增加模具磨損----涂層可能會于事無補或無法持續(xù)到和預期的時間一樣長。綜上所述，高強鋼成形的高壓力要求、回彈的增加、加工硬度的增加、高成型溫度下的操作對模具及潤滑都提出了挑戰(zhàn)。

過去在生產深沖或者重沖工件，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，無法在極溫應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高分子聚合物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。

冷沖壓模具的國內外研究動態(tài)及意義

在金屬和非金屬材料塑性加工工程中，模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平。早在20世紀50年代，美、日等工業(yè)發(fā)達國家，在開發(fā)應用冷沖壓新技術的同時，集中了部分優(yōu)勢人才和資金，集合時常的需要，將模具作為一個統(tǒng)一的產業(yè)來發(fā)展，因而取得了明顯的效果。經過多年的耕耘，不僅在模具精度、具結構、模具壽命、制模周期等方面取得了明顯的突破，而且在板才成型的過程模擬、模具優(yōu)化和可靠性設計等方面形成了新的理論和方法，為適應新的市場環(huán)境，進一步實現(xiàn)快速制模，開辟新的技術空間，打下了基礎。

國內的模具工業(yè)雖起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如沖壓模具方面，國內設計制造的部分汽車覆蓋件模、空調器散熱片級進模、電機定轉子雙回轉疊片高精度硬質合金級進模、集成電路引線筐架多工位級進模，以及帶自動沖切、疊壓、記數(shù)、分組、扭斜和安全保護等功能的鐵心精密多功能模，都已達到較高的水平。但從總體上看，我過與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及率有待提高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復雜和長壽命模具上，一方面技術差距明顯；另一方面產能也不能滿足過內的需求，因而仍需大兩從過外進口。所以，為了改變這種被動狀態(tài)，盡快適應社會主義工業(yè)化建設對沖壓工藝生產水平提高的需要。全方位大力做還模具基礎、研發(fā)和推廣工作，是至關重要的。

模具發(fā)展日新月異，今后其發(fā)展趨勢大致包括以下方面：

1. 發(fā)展高效模具 對于大批量生產用模具，應向高效率發(fā)展。如為了適應當前高速壓力機的使用，應發(fā)展多工位級進模以提高生產效率。

2. 發(fā)展簡易模具 對于小批量生產用模具，為降低成本，縮短模具制造周期，盡量發(fā)展薄板沖模，鋅合金、低熔點合金，環(huán)氧樹脂等簡易模。

3. 發(fā)展多功能模具 為了提高效率和保證制品的質量，要采用多工位級進模及具有組合功能的雙色，多色塑料注射模等。

4. 發(fā)展高壽命模具 高效率必然需要高壽命，為了達到高壽命，除模具本身結構優(yōu)化外，還要對材料的選用和熱處理，表面強化技術予以開發(fā)和創(chuàng)新。

5. 發(fā)展高精度模具 要實現(xiàn)模具的高精度，在模具的設計與加工中必然要使用高精度加工設備和高技術加工工藝。要進一步發(fā)展數(shù)控機床和加工中心的使用，要發(fā)展CAD,CAE,CIM等高新技術。

目前，我國的模具工業(yè)與國外發(fā)達國家相比，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及度不高，許多先進技術應用還不夠廣泛，特別是在大型，精密，復雜和長壽命模具技術上存在著明顯的差距。

沖壓模具的制造工藝都有哪些技術？

沖壓模具是將沖壓材料制造成零件的一種特殊工藝裝備，沖壓模具是實現(xiàn)少、無切削的重要工具，模具壽命的高低直接影響質量和效率。影響模具的壽命的因素有模具材料、材料熱處理和表面處理以及模具制造工藝。下面簡單介紹下沖壓模具的制造工藝：

一、沖壓模具的熱處理技術

模具材料的熱處理是模具制造過程中非常重要的工序，通過熱處理可以改變材料的組織和性能，保障模具的最終使用壽命。模具熱處理方法和工藝的選擇同樣要根據(jù)模具的條件、失效方式和對性能的不同要求來確定。改善熱處理設備、改進熱處理工藝、使材料的強度、韌性得到最佳配合；嚴格遵循熱處理工藝，控制加熱溫度、時間、冷卻速度，從而保證模具的使用性能。

二、沖壓模具的表面處理技術

冷沖模具的部位是刃口，凸模在沖裁和從板材中拔出時受到強烈的摩擦，因此對沖載模的要求是刃口表面要有很好耐磨性。表面處理既可以使基體保持足夠的強韌性，又可提高材料表面的耐磨性。常用的模具表面強化處理技術可分為三類：

（1）改變基體表面化學成分的方法，如滲金屬、滲碳、氮化等；

（2）不改變基體表面化學成分的方法，如激光表面改性技術、電子束表面處理等；

（3）在基體表面形成硬化層的方法，如鍍鉻、熱噴涂等。

每一種強化方法都有一定的適用范圍，因此要充分了解各種表面強化處理方法的特性，必須根據(jù)不同條件和對性能的不同要求，如對耐磨性、抗粘著性、韌性等不同性能的要求來選擇合理的表面強化處理方法。

三、沖壓模具的機械制造技術

冷沖模具的機械制造工藝通常是指沖模主要零件如凸模和凹模的制造方法，沖模主要部件的精度和表面質量直接影響到模具的使用壽命。

（1）電火花線切割工藝由于其具有高精度和高自動化等優(yōu)點獲得了迅速的發(fā)展，在模具制造、成形刀具和精密復雜零件等方面得到了廣泛的使用。

（2）磨削工藝亦是影響模具壽命的重要因素之一，一方面合理磨削工藝將提高尺寸精度各表面粗糙度，同時合理的磨削工藝如磨削進刀量，砂輪選擇等均可影響磨削裂紋的產生，最終影響模具壽命。

四、沖壓模具相關技術

數(shù)控和計算機輔助設計的模具制造中發(fā)展的一個重要里程碑，無論從模具制造精度、表面粗糙度，制造周期等方面來考核，數(shù)控技術是模具發(fā)展的方向。超精工技術和集電化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合工藝將會有廣闊的前景。同時先進的數(shù)字化測量和自動化系統(tǒng)的研制和發(fā)展也將是我國模具制造技術長遠發(fā)展的目標。

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

當前，由于大型設備制造技術的日趨成熟，未來沖壓設備主要發(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)設置和狀態(tài)記憶功能。

二、制造中的級進沖模發(fā)展迅速

近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進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、沖壓技術發(fā)展的特征

沖壓技術的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產。20世紀初，美國福特汽車的工業(yè)化生產大大推動了沖術的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術和成形性兩方面同時展開，關鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過程的分析與控制。但在20世紀的大部分時間里，對沖壓技術的掌握基本上是經驗型的。分析工具是經典的成形力學理論，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，遠不能滿足汽車工業(yè)的需求。60年代是沖壓技術發(fā)展的重要時期，各種新的成形技術相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質量控制的協(xié)調發(fā)展，成為沖壓技術發(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用技術在沖壓領域得以迅速發(fā)展并走向實用化，成為材料變形行為研究和工藝過程設計的有力工具。汽車沖壓技術真正進入了分析階段，傳統(tǒng)的板成形技術開始從經驗走向科學化。

縱觀上世紀的發(fā)展歷程可見：

（1）沖壓性能的研究和改進是與沖壓技術的發(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發(fā)展的主要推動力。進入新世紀，環(huán)境因素及相關的法律約束日益突出，汽車輕量化設計和制造成為當前的重要課題。

（3）成形過程數(shù)字化仿真技術的發(fā)展，推動傳統(tǒng)沖壓技術走向科學化，進入先進制造技術行列。

（4）沖壓技術的發(fā)展涉及材料、能源、模具、設備等各方面。工藝方法的創(chuàng)新及其過程的科學分析與控制是技術發(fā)展的核心；模具技術是沖壓技術發(fā)展的體現(xiàn)，是決定產品制造周期、成本、質量的重要因素。

2、先進成形技術的發(fā)展

沖壓技術的發(fā)展與材料和結構密切相關。預計未來10-15年，環(huán)境要求和日益嚴格的環(huán)保法律，將促使汽車材料和結構發(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)展高效的輕量化結構?，F(xiàn)代車身結構中，高強度鋼約占25%。目前在繼續(xù)開發(fā)超高強度鋼的同時，結合發(fā)展新的“高效結構”和制造技術，爭取使車身重量減少20%以上。但更引人關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)展新結構和高效制造方法，以及改進回收技術。一旦成本問題解決了，鋁合金可能成為汽車的主要結構材料。

自1991年以來，鎂的產量每5年增加1倍，是很有前途的未來材料，預計2003年后鎂的應用將有明顯上升，包括大的車身外部零件。

復合板材料在汽車、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；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。鋁型材骨架件的用量也在不斷增加。

結構整體化是重要的發(fā)展趨勢，不僅對于飛機，未來汽車也將擴大應用。

隨著新材料和新結構的擴大應用，迫切需要發(fā)展相應的低成本沖壓成形技術。當前的研究重點：

鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術。國外已有實用的工藝及模具設計數(shù)據(jù)資料。

（2）多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術。

（3）擠壓管坯的內高壓成形技術。

（4）復合板的成形技術等。

對于飛機工業(yè)來說，鈦合金、鋁鋰合金復雜形狀零件及鋁合金特殊結構件的成形技術是當前的研究重點。

以液體直接或間接作為半?；騻鞲袘橘|的各種液壓成形技術，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)中獲得重要應用。液壓成形包括液壓橡皮囊成形、充液拉深成形和內高壓脹管成形。液壓橡皮成形已從航空工業(yè)的傳統(tǒng)應用擴大到汽車的復雜內外板件的成形，在100-140Mpa的壓力下，成形質量很好，適用于試制和小批量生產。新興的內高壓成形技術已經實用化、工業(yè)化，生產發(fā)動機的支架、排氣管、凸輪軸及框架件等，達到了很好的效率和效益預計液壓成形、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鍵技術。

此外粘介質壓力成形、磁脈沖成形，以及各種無模成形技術的研究也有很大進展，顯現(xiàn)出越來越多的工藝柔性。

3、數(shù)字化成形技術的發(fā)展

先進成形技術是在傳統(tǒng)成形技術的基礎上，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及現(xiàn)代管理技術，有利于最終實現(xiàn)產品全生命期綜合優(yōu)化的沖壓成形技術，是能越大程度地達到“精、省、凈”目標，獲得高綜合效益的成形技術。

發(fā)展先進成形技術的關鍵在于：

大力發(fā)展沖壓成形過程的計算機分析仿真技術（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世紀后期對于金屬成形最具重大意義的技術進步之一，其核心是有限元分析技術。

以有限元法為基礎的沖壓成形過程中計算機仿真技術或數(shù)值模擬技術，以沖壓模具設計、沖壓過程設計與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學的新途徑，將是解決復雜沖壓過程設計和模具設計的最有效手段。國外大型企業(yè)的應用步伐非常迅速，而汽車工業(yè)走在前列，現(xiàn)已逐漸成熟，用于模具設計和試模的時間減少50%以上。美國GM居世界領先地位。

數(shù)值模擬技術的發(fā)展趨勢可概括如下：

進一步提高模擬計算的精度和速度。重點突破回彈精確預測；發(fā)展快速有限元模擬技術，實現(xiàn)“當天工程”、甚至“2小時工程”；同時加強基礎研究，解決復雜變形路徑等基礎性問題。

（2）降低軟件對人員專業(yè)素質的要求。目前市場軟件功能強大，主要面向分析師，買了先進軟件系統(tǒng)，不一定能獲得好的模擬結果。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化。

（4）加強初始化設計環(huán)節(jié)的研究。初始化設計環(huán)節(jié)（初始方案），作為計算分析的起點和修改的基礎，至今仍需要靠有經驗的人員完成。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（AI）與有限元模擬軟件相結合，實現(xiàn)智能化初始工作，減少對工藝專家的依賴。

（5）加強基礎試驗。材料性能本構關系、摩擦狀態(tài)、缺陷判據(jù)等數(shù)據(jù)來自試驗，其真實性、準確性是限制模擬分析達到可靠精度的重要因素。

（6）進一步向產品沖壓制造系統(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技術勢在必行。CAD技術經過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，以高新技術改造傳統(tǒng)技術的任務十分艱巨，結合產業(yè)調整，統(tǒng)籌規(guī)劃，需要提上日程。

4、沖壓成形技術的發(fā)展趨勢

進入90年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求。

（2）沖壓成形技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術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、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。

（3）注重產品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。

（4）對產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。以便從產品初步設計甚至構思時起，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）沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、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能力。

（6）重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術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構整體的方向發(fā)展。

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