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分享沖壓模具的歷史及現狀及展望

發布時間:2019-05-21 14:51:50 星期二
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點擊題目下方模具人雜志,關注模具行業第一新媒體 總編微信號:1828765339 長按復制 1.沖壓的概念及其優點 1.1沖壓的概念 沖壓是利用安裝在沖壓設備(主要是壓力機)上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形,從而獲得所需零件(俗稱沖壓或沖壓件)的

1.沖壓的概念和優點

1.1沖壓的概念

沖壓是利用安裝于沖壓設備(重要是壓力機)之上的模具對于材料施加壓力,使其產生分離或是塑性變形,進而獲得所需零件(俗稱沖壓或是沖壓件)的一種壓力加工方法。沖壓一般是于常溫之下對于材料進行冷變形加工,而且重要采用板料來加工成所需零件,因此亦叫冷沖壓或是板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或是塑性加工的主要方法之一,隸屬在材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是把材料(金屬或是非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模于沖壓之中至關重要,沒符合要求的沖模,批量沖壓生產便無法進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝便無法實現。沖壓工藝和模具、沖壓設備與沖壓材料構成沖壓加工的三要素,只它們互相結合便能得出沖壓件。

1.2沖壓的優點

冷沖壓與線切割相互比較,具有生產效率高、加工成本低、材料利用率高、產品尺寸精度穩定、操作簡單容易實現機械化與自動化等一系列有點,尤其適合在大批量生產。 沖壓模具成形作為現代工業之中一種十分重要的加工方法,使用以此生產各種板料零件,具有很多獨特的優勢,其成形件具有自重輕、剛性大、強度高、互換性好、成本低、生產過程就在實現機械自動化以及生產效率高等優點,是一種其它加工方法所絕不能相比與不可替代的先進制造技術,于制造業之中具有非常強的競爭力,遭廣泛應用在汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業與日常生活的生產中。

于吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學及控制、計算機技術等方面的知識之后,已形成了沖壓學科的成形基本理論。以此沖壓產品為龍頭,以此模具為中心,結合現代先進技

術的應用,于產品的巨大市場需求刺激與推動之下,沖壓成形技術于國民經濟發展、實現現代化與提高人民生活水平方面發揮著越來越重要的作用。

現代沖壓模具生產是一種全面繼續作業的制造方式,因為高新技術的參與與介入,沖壓生產方式改由末期的手工操作逐漸進化為集成制造。生產過程逐漸實現機械化、自動化、并將要往智能化、集成化的方向發展。模具大師微信:mojuren?實現自動化沖壓作業,體現安全、高效、節材等優點,已是沖壓模具生產的發展方向。

日常生活之中人們使用的很多用具是使用沖壓方法制造的,例如不銹鋼飯缸,它便是使用一塊圓形金屬板料于壓床之上利用模具對于圓形板料加壓因而沖出來的。可以看出,冷沖壓是一種于常溫(冷態)之下利用沖模于壓床之上對于各種金屬(或是非金屬)板料施加壓力使其分離或是變形因而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。

近幾十年用以,沖壓技術有了飛速的發展,它不但表現于許多新工藝和新技術于生產的廣泛應用之上,如:旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等,越來越重要的是人們對于沖壓技術的認識和掌握的程度有了質的飛躍。

1.3復合模具的優點

符合模具以為絕不受送料誤差的影響因此有很多優點:

(1)上下形相對位置以及零件尺寸的一致性十分好,生產零件表面平整,并精度高

(2)模具結構緊湊,對于壓力機的平臺要求絕不高

(3)可以充分利用短料與余料

(4)適合沖裁簿料與脆性或是軟性材料

2.國上下研究現狀

近年來,我國沖壓模具水平已經有非常大提高。大型沖壓模具已經能生產單套重量達50多噸的模具。作為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內亦能生產了。精度達到1~2μm,壽命2億次左右的多工位級進模國內已經有多家企業能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模,大尺寸(Φ≧300mm)精沖模及中厚板精沖模國內亦已經達到非常高的水平。

2.1模具CAD/CAM技術狀況

我國模具CAD/CAM技術的發展已經有20多年歷史。改由原華中工學院與武漢733廠在1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統是我國第一個另行開發的模具CAD/CAM系統

21世紀開始CAD/CAM技術漸漸普及,現在具有一定生產能力的沖壓模具企業基本均有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業也具備各CAE能力。

模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計和制造周期,降低生產成本,提高產品質量,已經成為人們的共識。于“八五”、“九五”前夕,已經有一大批模具企業推廣普及了計算機繪圖技術,數控加工的使用率亦愈來愈高,并且相繼引進了相當數量的CAD/CAM系統。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,也引進了AutoCAD、CATIA等軟件以及法國Marta-Daravision公司用于汽車以及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業普遍采用了CAD/CAM技術。DL圖的設計與模具結構圖的設計皆已經實現二維CAD,多數企業已往三維過渡,總圖生產逐漸代替零件圖生產。而且模具的參數化設計亦開始走向少數模具廠家技術開發的領域。模具大師微信:mojuren

2.2模具設計和制造能力狀況

于國家產業政策的正確引導之下,歷經幾十年努力,現在我國沖壓模具的設計和制造能力已經達到比較高水平,包括信息工程與虛擬技術等許多現代設計制造技術已經于很多模具企業得到應用。

盡管如此,我國的沖壓模具設計制造能力和市場需要與國際先進水平相比仍然有比較大差距。這些重要表現于高檔轎車與大中型汽車覆蓋件模具以及高精度沖模方面,不論于設計也是加工工藝與能力方面,均有比較大差距。轎車覆蓋件模具,具有設計與制造難度大,質量與精度要求高的特點,可代表覆蓋件模具的水平。盡管于設計制造方法與手段方面已經基本達到了國際水平,模具結構功能方面亦接近國際水平,于轎車模具國產化進程之中前進了一大步,但是于制造質量、精度、制造周期等方面,和國外相比也存在一定的差距。

標志沖模技術先進水平的多工位級進模與多功能模具,是我國試點發展的精密模具品種。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,已經基本達到國際水平。

但是總體之上與國外多工位級進模相比,于制造精度、使用壽命、模具結構與功能之上,仍然存在一定差距。

2.3專業化程度以及分布狀況

我國模具行業專業化程度也較低,模具自從產自配比例這么高。國外模具自從產自配比例一般為30%,我國沖壓模具自從產自配比例為60%。這便對于專業化產生了很多不利影響。現在,技術要求高、投入大的模具,其專業化程度較高,例如覆蓋件模具、多工位級進模與精沖模等。因而一般沖模專業化程度便比較低。因為自配比例高,因此沖壓模具生產能力的分布實際上跟隨沖壓件生產能力的分布。不過專業化程度較高的汽車覆蓋件模具與多工位、多功能精密沖模的專業生產企業的分布有不少并且絕不跟隨沖壓件能力分布因而分布,因而常常取決于主要投資者的決策。例如四川有比較大的汽車覆蓋件模具的能力,江蘇有比較強的精密沖模的能力,因而模具的用戶大多絕不于本地。

3. 沖壓的基本工序以及模具

沖壓加工的零件種類繁多,各類零件的形狀、尺寸與精度要求亦各不相同,因此生產之中采用的沖壓工藝方法亦是多種多樣的。概括起來,可分為分離工序與成形工序兩大類;分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離因而獲得一定形狀、尺寸與斷面質量的沖壓(俗稱沖裁件)的工序;成形工序是指使坯料于不破裂的條件之下產生塑性變形因而獲得一定形狀與尺寸的沖壓件的工序。

上述兩類工序,按照基本變形方式不同亦可分為沖裁、彎曲、拉深與成形四種基本工序,每種基本工序也包含有多種單一工序。

于實際生產之中,當沖壓件的生產批量比較大、尺寸比較少因而公差要求比較小時,若用分散的單一工序來沖壓是絕不經濟而且難于達到要求。模具人雜志微信公眾平臺:這時于工藝之上多采用集中的方案,即將兩種或是兩種超過的單一工序集中于一副模具之內完成,稱為組合的方法不同,亦可把其分為復合-級進與復合-級進三種組合方式。

復合沖壓——于壓力機的一次工作行程之中,于模具的同一工位之上除此之外完成兩種或是兩種超過不同單一工序的一種組合方法式。

級進沖壓——于壓力機之上的一次工作行程之中,依照一定的順序于同一模具的不同工位之上完面兩種或是兩種超過不同單一工序的一種組合方式。

復合-級進——于一副沖模之上包含復合與級進兩種方式的組合工序。

沖模的結構類型亦非常多。一般按照工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模與成形模等;按照工序的組合方式可分為單工序模、復合模與級進模等。但是無論何種類型的沖模,均可看成是改由上模與下模兩部分組成,上模遭固定于壓力機工作臺或是墊板之上,是沖模的固定部分。工作時,坯料于之下模面之上透過定位零件定位,壓力機滑塊帶動之上模下壓,于模具工作零件(即凸模、凹模)的作用之下坯料就產生分離或是塑性變形,進而獲得所需形狀和尺寸的沖件。上模回升時,模具的卸料和出件裝置把沖件或是廢料從凸、凹模之上卸下或是推、頂出來,以期進行之下一次沖壓循環。

4. 課題研究主要成果

沖壓模具成形作為現代工業之中一種十分重要的加工方法,使用以此生產各種板料零件,具有很多獨特的優勢,其成形件具有自重輕、剛性大、強度高、互換性好、成本低、生產過程就在實現機械自動化以及生產效率高等優點,是一種其它加工方法所絕不能相比與不可替代的先進制造技術,于制造業之中具有非常強的競爭力,遭廣泛應用在汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業與日常生活的生產中。

于吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學及控制、計算機技術等方面的知識之后,已形成了沖壓學科的成形基本理論。以此沖壓產品為龍頭,以此模具為中心,結合現代先進技術的應用,于產品的巨大市場需求刺激與推動之下,沖壓成形技術于國民經濟發展、實現現代化與提高人民生活水平方面發揮著越來越重要的作用。

進幾十年用以,沖壓技術有了飛速的發展,它不但表現于許多新工藝和新技術于生產的廣泛應用之上,如:旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等,越來越重要的是人們對于沖壓技術的認識和掌握的程度有了質的飛躍[1]。

現代沖壓模具生產是一種全面繼續作業的制造方式,因為高新技術的參與與介入,沖壓生產方式改由末期的手工操作逐漸進化為集成制造。生產過程逐漸實現機械化、自動化、并將要往智能化、集成化的方向發展。實現自動化沖壓作業,體現安全、高效、節材等優點,已是沖壓模具生產的發展方向。

5. 未來沖壓模具制造技術發展趨勢

5.1全面推廣CAD/CAM/CAE技術

模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發展方向。隨著微機軟件的發展與進步,普及CAD/CAM/CAE技術的條件已經基本成熟,各企業把加大CAD/CAM技術培訓與技術服務的力度;更進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機與網絡的發展正在使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地于整個行業之中推廣成為可能,實現技術資源的再次整合,使虛擬制造成為可能。

5.2高速銑革加工

國外近年來發展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并且可獲得較高的表面光潔度。此外,也可以加工高硬度模塊,也具有溫升低、熱變形小等優點。高速公路銑削加工技術的發展,對于汽車、家電行業之中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已經往越來越高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。

5.3模具掃描以及數字化系統

高速掃描機與模具掃描系統提供了自模型或是實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能,大大縮短了模具的于研制制造周期。有些快速掃描系統,可迅速安裝于已經有的數控銑床以及加工中心之上,實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據,用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已經于汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用,相信于“十五”前夕把發揮越來越大的作用。

5.4電火花銑削加工

電火花銑削加工技術亦稱為電火花創成加工技術,這是一種替代傳統的使用成型電極加工型腔的新技術,它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或是二維輪廓加工(像數控銑一樣),所以不必需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已經有使用

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