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沖壓模具及五金沖壓行業發展前景展望

來源:東隆五金  作者:東隆五金  瀏覽次數:1328


     摘要:五金沖壓加工是靠沖床和沖壓模具對板材、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(五金沖壓件)的成形加工方法。五金沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工),合稱鍛壓。五金沖壓的坯料有很多種:普通熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶;各類型不銹鋼,例如:SUS201,202,SUS301,304,316,SUS430,439等;黃銅、磷銅等銅合金;紫銅,純鋁及鋁合金等;隨著汽車車身輕量化的趨勢,汽車沖壓件材料更多采用各種高強度合金鋼材。

      鋼板經過熱軋,冷軋工藝后,板材厚度逐漸由厚變薄。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、電器的鐵芯硅鋼片等都是汽車沖壓模具加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中,也用五金沖壓模具進行加工。

     五金沖壓件與鑄件、鍛件相比,具有薄、勻、輕、強的特點。五金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。由于采用精密沖壓模具,工件精度可達微米級,且重復精度高、規格一致,可以五金沖壓出孔窩、凸臺等。

      冷沖五金沖壓件一般不再經切削加工,或僅需要少量的切削加工。熱沖五金沖壓件精度和表面狀態低于冷沖五金沖壓件,但仍優于鑄件、鍛件,切削加工量少。

五金沖壓是高效的生產方法,采用復合模,尤其是多工位級進模,可在一臺沖床上完成多道五金沖壓工序,實現由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產效率高,勞動條件好,生產成本低,一般每分鐘可生產數百件。


五金沖壓工藝的種類:

      五金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,其目的是使五金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量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中,常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的五金沖壓工藝。

      五金沖壓用板料的表面和內在性能對五金沖壓成品的質量影響很大,要求五金沖壓材料厚度精確、均勻;表面光潔,無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等;屈服強度均勻,無明顯方向性;均勻延伸率高;屈強比低;加工硬化性低。

在實際生產中,常用與五金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五金沖壓性能,以保證成品質量和高的合格率。

     沖壓模具的精度和結構直接影響五金沖壓件的成形和精度。沖壓模具制造成本和壽命則是影響五金沖壓件成本和質量的重要因素。沖壓模具設計和制造需要較多的時間,這就延長了新五金沖壓件的生產準備時間。

模座、模架、導向件的標準化和發展簡易沖壓模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產),以及研制快速換模裝置,可減少五金沖壓生產準備工作量和縮短準備時間,能使適用于減少五金沖壓生產準備工作量和縮短準備時間,能使適用于大批量生產的先進五金沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。

      五金沖壓設備除了厚板用水壓機成形外,一般都采用機械沖床。以現代高速多工位機械沖床為中心,配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及沖壓模具庫和快速換模裝置,并利用計算機程序控制,可組成高生產率的自動五金沖壓生產線。

在每分鐘生產數十、數百件五金沖壓件的情況下,在短暫時間內完成送料、五金沖壓、出件、排廢料等工序,常常發生人身、設備和質量事故。因此,五金沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。


發展遇阻五金沖壓成形業尋求突破:

     據統計,2003年我國生產汽車沖壓件約240萬噸/8億件,摩托車五金沖壓件約28萬噸/19億件,拖拉機、農用車五金沖壓件約96萬噸/7.1億件,家用空調和冰箱五金沖壓件100萬噸/12.8億件。業內專家預計,隨著五金沖壓成形行業最大用戶市場--汽車行業今后繼續迅猛發展,中國五金沖壓行業已迎來了一個快速發展機遇期,但能否抓住機遇獲得新的更快的發展,專家指出,前進的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。


阻力一:機械化、自動化程度低

     美國680條五金沖壓線中有70%為多工位沖床,日本國內250條生產線有32%為多工位沖床,而這種代表當今國際水平的大型多工位沖床在我國的應用卻為數不多;中小企業設備普遍較落后,耗能耗材高,環境污染嚴重;封頭成形設備簡陋,手工操作比重大;精沖機價格昂貴,是普通沖床的5~10倍,多數企業無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用;液壓成形,尤其是內高壓成形,設備投資大,國內難以起步。


突破點:加速技術改造

      要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面,結合具體情況,采取新工藝,提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化、機器人五金沖壓生產線,特別是大型多工位沖床方向發展。爭取加大投資力度,加速汽車沖壓件生產線的技術改造,使盡早達到當今國際水平。而隨著微電子技術和通訊技術的發展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術基礎。應加速發展數字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車身結構的型材彎曲成形技術及相關設備。同時改造國內舊設備,使其發揮新的生產能力。


阻力二:生產集中度低

    許多汽車集團大而全,形成封閉內部配套,導致各企業的五金沖壓件種類多,生產集中度低,規模小,易造成低水平的重復建設,難以滿足專業化分工生產,市場競爭力弱;摩托車五金沖壓行業面臨激烈的市場競爭,處于“優而不勝,劣而不汰”的狀態;封頭制造企業小而散,集中度僅39.2%。


突破點:走專業化道路

     迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局,盡快從汽車集團中把五金沖壓零部件分離出來,按汽車沖壓件的大、中、小分門別類,成立幾個大型的五金沖壓零部件制造供應中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業化道路,才能把五金沖壓零部件做大做強,成為國際上有競爭實力的五金沖壓零部件供應商。


阻力三:五金沖壓板材自給率不足,品種規格不配套

      目前,我國汽車薄板只能滿足60%左右,而高檔轎車用鋼板,如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。


突破點:用材應與行業協調發展

     汽車用鋼板的品種應更趨向合理,朝著高強、高耐蝕和各種規格的薄鋼板方向發展,并改善五金沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料,擴大應用已勢在心行。


阻力四:科技成果轉化慢先進工藝推廣慢

      在我國,許多五金沖壓加工新技術起步并不晚,有些還達到了國際先進水平,但常常很難形成生產力。先進五金沖壓工藝應用不多,有的僅處于試用階段,吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發費用投入少,導致企業對先進技術的掌握應用慢,開發創新能力不足,中小企業在這方面的差距更甚。目前,國內企業大部分仍采用傳統五金沖壓技術,對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。


突破點:走產、學、研聯合之路

     我國與歐、美、日等相比,存在的最大的差距就是還沒有一個產、學研聯合體,科研難以做大,成果不能盡快轉化為生產力。所以應圍繞大型開發和產業化項目,以高校和科研單位為技術支持,企業為應用基地,形成產品、設備、材料、技術的企業聯合實體,形成既能開發創新,又能迅速產業化的良性循環。


阻力五:大型、精密沖壓模具依賴進口

目前,五金沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發展的需要,而且標準化程度尚低,大約為40%~45%,而國際上一般在70%左右。


突破點:提升信息化、標準化水平

必須用信息化技術改造沖壓模具企業,發展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術,特別是成形過程的計算機模擬分析和優化技術(CAE)。加速我國沖壓模具標準化進程,提高精度和互換率。力爭2005年沖壓模具標準件使用覆蓋率達到60%,2010年達到70%以上基本滿足市場需求。


阻力六:專業人才缺乏

    業內掌握先進設計分析技術和數字化技術的高素質人才遠遠不能滿足五金沖壓行業飛速發展的需要,尤其是摩托車行業中具備五金沖壓知識和技術和技能的專業人才更為缺乏且大量外流。另外,眾多合資公司由外方進行工程設計,掌握設計權、投資權,我方五金沖壓技術人員難以真正掌握五金沖壓工藝的真諦。


突破點:提高行業人員素質

這是一項迫在眉睫的任務,又是一項長期而系統的任務。振興我國五金沖壓行業需要大批高水平的科技人才,大批熟悉國內外市場、具有現代管理知識和能力的企業家,大批掌握先進技術、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣,有計劃、分層次地培養。






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