中國(guó)模協(xié)技術(shù)委員會(huì) 林建平(執(zhí)筆)

1 冷沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

先進(jìn)多工位與多功能沖壓模具的代表主要有精密多工位級(jí)進(jìn)模、精密多工位沖壓傳遞模、復(fù)雜精密多功能沖壓模具等,其中精密多工位級(jí)進(jìn)模占居主流產(chǎn)品地位,占有絕大多數(shù)比例的模具市場(chǎng)。而先進(jìn)的精密多工位級(jí)進(jìn)模主要包括電機(jī)鐵芯片級(jí)進(jìn)模、空調(diào)器翅片級(jí)進(jìn)模、集成電路引線框架級(jí)進(jìn)模、電子連接器級(jí)進(jìn)模、彩管電子槍零件級(jí)進(jìn)模、汽車零件級(jí)進(jìn)模、家電零件級(jí)進(jìn)模等模具類別。其制件覆蓋了電子、通訊、汽車、機(jī)械、電機(jī)電器、儀器儀表和家電等領(lǐng)域產(chǎn)品。

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)產(chǎn)品檔次的提升,近些年,先進(jìn)多工位與多功能沖壓模具的總體技術(shù)水平提升,特別是產(chǎn)量最大的精密多工位級(jí)進(jìn)模的技術(shù)水平、制造精度、使用壽命和制造周期等性能指標(biāo)方面均有了明顯進(jìn)步,相當(dāng)一部分高檔優(yōu)質(zhì)模具的總體水平已達(dá)到或接近國(guó)際同類模具水平。不僅替代進(jìn)口,一部分模具還出口到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。另外,多工位沖壓傳遞模具基本達(dá)到國(guó)外同類水平。

如電機(jī)鐵芯自動(dòng)片級(jí)進(jìn)沖模制造精度達(dá)1μm、步距精度達(dá) 3μm、拼塊精度 1μm 、回轉(zhuǎn)精度 1′,表面粗糙度Ra0.1～0.4μm。模具在高速?zèng)_床上使用,具有自動(dòng)沖壓、片、扭槽、分組、回轉(zhuǎn)等功能,自動(dòng)疊片鐵芯組合的厚度可達(dá)到100mm以上,鐵芯組合的外徑可達(dá)200mm左右,模具使用壽命2億沖次以上。

空調(diào)器翅片級(jí)進(jìn)沖模制造精度達(dá)2μm,模具的沖裁間隙 10μm,多步進(jìn)距,高速?zèng)_壓,含引伸、沖孔、翻邊、沖百葉窗、異形切、邊切、縱切、橫切等工位。刃口備件可互換,模具使用壽命3億沖次(國(guó)外5億沖次)。

作為半導(dǎo)體和集成電路的載體引線框架,引線的腳數(shù)多(100條以上)、尺寸小、精度高、形狀復(fù)雜,沖出的制品在鍍鎳處要求無(wú)毛刺。其級(jí)進(jìn)沖模制造精度達(dá)2μm,引線的腳數(shù)接近 100條,最小間距尺寸為0.13mm,易損備件可互換,高速?zèng)_壓,壽命5千萬(wàn)沖次以上(國(guó)外1億沖次),制造周期3個(gè)月,價(jià)格為同類進(jìn)口模具的1/3～1/2。

彩管電子槍零件,沖制材料0.245mm厚的無(wú)磁不銹鋼片帶料,經(jīng)自動(dòng)沖壓形成G5底零件,精度達(dá)到0.01mm內(nèi),變薄拉深的孔徑形位公差0.02mm內(nèi),制品外形品質(zhì)要求零缺陷。其級(jí)進(jìn)模含有沖切、拉深 、壓筋、切邊、翻孔、變薄拉深 、整形 、精沖小孔等工位,制造精度達(dá)2μm,高速?zèng)_壓,備件可互換,模具使用壽命3千萬(wàn)沖次以上。國(guó)外同類模具壽命5千萬(wàn)沖次以上,并有二種不同材料一副模具沖壓的復(fù)合功能先進(jìn)模具結(jié)構(gòu)。

接插件形狀及其復(fù)雜,精度高,成形的一致性要求達(dá)0.02mm,其級(jí)進(jìn)模工位數(shù)多達(dá)幾十步,高速?zèng)_壓,模具制造精度達(dá) 2μm,步距精度達(dá)3μ m,模具使用壽命2億沖次,制造周期1.5個(gè)月,價(jià)格為國(guó)外同類模具的1/2。

汽車零件級(jí)進(jìn)模是近幾年出現(xiàn)的特大型級(jí)進(jìn)沖模,重量20 t左右,包含切口、拉深、彎曲、成形、整形、沖孔等多種工序,制品形狀復(fù)雜,曲面深度起伏大,精度要求高,材料厚,強(qiáng)度高。國(guó)內(nèi)該類模具進(jìn)步很快,成形精度迅速提高,模具結(jié)構(gòu)新穎,部分模具壽命100萬(wàn)沖次以上。

對(duì)比國(guó)外先進(jìn)多工位與多功能沖壓模具,國(guó)內(nèi)模具行業(yè)整體水平不高,還存在諸多問(wèn)題,主要有:設(shè)計(jì)制造的專業(yè)化和精細(xì)化不夠,企業(yè)缺少代表核心競(jìng)爭(zhēng)力的模具核心技術(shù)的積淀,對(duì)特種高精尖模具如特大型高精、超高速?zèng)_壓、超薄、超強(qiáng)和微細(xì)型零件成形沖壓模具還未掌握其關(guān)鍵技術(shù),對(duì)多功能復(fù)合模具還涉及不多,模具材料、標(biāo)準(zhǔn)件、熱處理工藝、表面處理工藝以及試模技術(shù)還不能跟上發(fā)展要求,以及模具使用的可靠性和部分技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定性不夠等。另外,目前模具設(shè)計(jì)制造中的軟件、關(guān)鍵設(shè)備主要依賴進(jìn)口。這些問(wèn)題的解決將是“十二五”發(fā)展的主要方向。

1.2 與國(guó)際先進(jìn)水平的主要差距

近年來(lái),我國(guó)先進(jìn)多工位與多功能沖壓模具水平發(fā)展較快,模具制造的高精度CNC加工設(shè)備已普及,模具制造裝備水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,模具設(shè)計(jì)制造水平有了很大的提高,一部分精密、復(fù)雜級(jí)進(jìn)模進(jìn)入了規(guī)?；a(chǎn)階段,模具的進(jìn)口替代成效明顯,出口逐年遞增。但是與國(guó)外先進(jìn)沖壓模具水平相比,仍存在一定的差距,主要在以下幾個(gè)方面。

(1)模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)方面

通過(guò)多年的引進(jìn)消化吸收以及模仿創(chuàng)新,我國(guó)的多工位與多功能沖壓模具設(shè)計(jì)水平進(jìn)步顯著,制造水平提升明顯。但與國(guó)際水平相比,差距還是明顯的。主要體現(xiàn)在:國(guó)際先進(jìn)模具企業(yè)已經(jīng)把每一副模具設(shè)計(jì)精巧,每一個(gè)零件制造精良,質(zhì)量穩(wěn)定可靠。國(guó)內(nèi)模具設(shè)計(jì)制造還是把模具作為普通工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造,加上以模仿為主,創(chuàng)新不夠,很多先進(jìn)模具中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)涵和技術(shù)以及制造工藝中的“KNOW HOW”等基礎(chǔ)技術(shù)、理論以及核心技術(shù)掌握不夠,導(dǎo)致模具整體水平提升困難,始終處于技術(shù)跟進(jìn)與追蹤水平。達(dá)到甚至超越國(guó)際先進(jìn)水平還缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)技術(shù)的支撐。

(2)模具壽命方面

由于模具材料、熱處理技術(shù)以及制造裝配技術(shù)等影響,我國(guó)冷沖模模具壽命水平普遍較國(guó)際先進(jìn)水平低,差距在30%～50%。特別是一次刃磨壽命低導(dǎo)致模具維護(hù)次數(shù)增加,降低了沖壓生產(chǎn)效率以及提高了模具維護(hù)成本,進(jìn)而影響國(guó)內(nèi)模具的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

(3)模具的試模技術(shù)與模具的可靠性和穩(wěn)定性方面

試模是模具設(shè)計(jì)制造完成后對(duì)模具的一個(gè)綜合試驗(yàn)、評(píng)估和調(diào)整,是模具設(shè)計(jì)制造問(wèn)題的集中暴露過(guò)程,它也是沖壓模模具設(shè)計(jì)、制造以及專業(yè)人員水平的綜合反映。而模具的可靠性和穩(wěn)定性則是模具設(shè)計(jì)制造質(zhì)量好壞的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)和模具正常使用的保障。由于國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)多工位與多功能沖模的設(shè)計(jì)、制造工藝中的隱性知識(shí)和技術(shù)積累的深入挖掘,與國(guó)際先進(jìn)模具企業(yè)相比,國(guó)內(nèi)多工位與多功能沖模的試模、模具使用中的調(diào)整和維修時(shí)間多30%以上。對(duì)比國(guó)外目前正在研究無(wú)試模程序的模具前沿技術(shù),國(guó)內(nèi)在模具的試模技術(shù)與模具的可靠性和穩(wěn)定性的差距是顯而易見(jiàn)的。

(4)模具的基礎(chǔ)技術(shù)與支持方面

模具設(shè)計(jì)制造是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的專門技術(shù),長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造的實(shí)踐性非常重視,而對(duì)沖壓模模具基礎(chǔ)理論和技術(shù)研究重視則不夠,使模具設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展緩慢。加上國(guó)內(nèi)沖壓模具企業(yè)的專業(yè)分工還不夠細(xì)化,小而全、大而全的模具企業(yè)還占主導(dǎo)地位,企業(yè)的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力難以形成,企業(yè)自有技術(shù)以及創(chuàng)新能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外先進(jìn)模具企業(yè)。另外,模具材料、標(biāo)準(zhǔn)件等模具基礎(chǔ)零部件技術(shù)水平的差異,直接影響了國(guó)內(nèi)多工位與多功能沖模的整體技術(shù)水平。因此,在多工位與多功能沖模模具的基礎(chǔ)技術(shù)與支持方面還存在很多薄弱環(huán)節(jié)。

(5)新型模具技術(shù)及其拓展方面

國(guó)外沖壓模具已從常規(guī)的單副級(jí)進(jìn)沖模向多功能模具、生產(chǎn)線配套模具工裝、特大型級(jí)進(jìn)模以及微細(xì)零件沖壓成形模具方向發(fā)展,而國(guó)內(nèi)企業(yè)大多數(shù)重點(diǎn)放在常規(guī)的單副級(jí)進(jìn)沖模系列化和產(chǎn)業(yè)化方面,對(duì)特種高精尖模具如特大型高精、超高速?zèng)_壓、超薄、超強(qiáng)和微細(xì)型零件成形沖壓模具還未掌握其關(guān)鍵技術(shù),對(duì)多功能復(fù)合模具還涉及不多,必需支持國(guó)內(nèi)新型模具及其拓展技術(shù)研究,為趕超國(guó)際先進(jìn)水平打下基礎(chǔ)。

(6)模具制造關(guān)鍵設(shè)備方面

多工位與多功能沖壓模具的制造關(guān)鍵設(shè)備目前幾乎全部依賴進(jìn)口,近幾年,雖然國(guó)內(nèi)的模具制造裝備如電火花線切割機(jī)床、電火花成形機(jī)床的水平已提升很快,但還不能滿足國(guó)內(nèi)的模具制造需要,關(guān)鍵制造設(shè)備如光學(xué)曲面磨床、成形工具磨床、低速走絲電火花切割機(jī)床等還依賴進(jìn)口,影響了多工位與多功能沖壓模具的整體制造水平。

(7)基礎(chǔ)零部件和配套件技術(shù)方面

多工位與多功能模具的基礎(chǔ)零部件和配套件是模具整體快速發(fā)展的基礎(chǔ)條件,而國(guó)內(nèi)由于熱處理、材料、標(biāo)準(zhǔn)件等模具基礎(chǔ)零部件和配套件技術(shù)質(zhì)量水平的不足,高檔模具的基礎(chǔ)零部件和配套件主要還是依賴進(jìn)口。甚至起吊螺絲也需要進(jìn)口,國(guó)內(nèi)急需提升基礎(chǔ)零部件和配套件的技術(shù)和質(zhì)量水平。

1.3 發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)

綜合我國(guó)目前沖壓模具發(fā)展與問(wèn)題,可看出多工位與多功能沖壓模具是最有希望趕上國(guó)際先進(jìn)水平的模具之一。但是,雖然模具設(shè)備硬件水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,而在模具設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝技術(shù)以及沖壓基礎(chǔ)理論等方面還有相當(dāng)?shù)牟罹?還需要做深入細(xì)致的研究工作。因此,多工位與多功能沖壓模具“十二五”的發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)是:推進(jìn)模具企業(yè)的專業(yè)化分工,大力開(kāi)展模具設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝技術(shù)及其基礎(chǔ)理論等研究和開(kāi)發(fā)工作,自主創(chuàng)新,努力提高達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平多工位與多功能沖模的比例(主要類型的級(jí)進(jìn)模技術(shù)水平基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平)和種類,為在下一個(gè)五年計(jì)劃中我國(guó)多工位與多功能沖模的整體技術(shù)水平追上世界先進(jìn)水平打好基礎(chǔ)。

1.4 發(fā)展重點(diǎn)和重大課題

今后多工位與多功能沖模發(fā)展重點(diǎn)主要是在保持電機(jī)鐵芯自動(dòng)片級(jí)進(jìn)沖模、半導(dǎo)體和集成電路的載體引線框架級(jí)進(jìn)模、接插件級(jí)進(jìn)模等高水平模具發(fā)展的同時(shí),積極發(fā)展其它類型的多工位級(jí)進(jìn)沖模與多功能沖模,注重發(fā)展大型汽車零部件級(jí)進(jìn)沖模以及多功能一體復(fù)合沖壓模具、微小零件沖壓模、特殊板材的沖壓模等微特沖壓模具及其技術(shù),整體提升多工位與多功能沖模的水平。

(1)先進(jìn)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)理論、成形機(jī)理與技術(shù)的系統(tǒng)研究

目前,冷沖模的模具設(shè)計(jì)理論、成形機(jī)理和技術(shù)發(fā)展落后于我國(guó)冷沖壓模具設(shè)計(jì)需求,特別是先進(jìn)級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)理論與技術(shù)存在理論陳舊、體系不全、技術(shù)凌亂等問(wèn)題,已直接影響了級(jí)進(jìn)模技術(shù)水平的進(jìn)一步提升,實(shí)現(xiàn)主要類型級(jí)進(jìn)模技術(shù)水平基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平必需建立完善的、先進(jìn)的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)理論與技術(shù)體系,以適應(yīng)級(jí)進(jìn)模技術(shù)水平的發(fā)展需要,從而帶動(dòng)冷沖模設(shè)計(jì)理論與技術(shù)的發(fā)展。

(2)級(jí)進(jìn)模先進(jìn)制造工藝及其關(guān)鍵技術(shù)研究

制造工藝與技術(shù)是模具制造的基本保障,造成我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平級(jí)進(jìn)模水平差距的主要原因之一就是我國(guó)模具企業(yè)制造工藝與技術(shù)“KNOW HOW”的缺乏,必需研究模具制造中的先進(jìn)制造工藝、新技術(shù),構(gòu)建我國(guó)級(jí)進(jìn)沖模制造工藝和技術(shù)體系,為主流級(jí)進(jìn)模技術(shù)水平基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平提供保障。

(3)沖壓模模具信息化的新技術(shù)研究

沖壓模具的信息化一直是發(fā)展的方向,除了繼續(xù)發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)、專家智能庫(kù)等設(shè)計(jì)和制造過(guò)程信息化技術(shù)外,要特別關(guān)注冷沖模產(chǎn)品本身的信息化,使其向集電子、控制、機(jī)械、模具一體化的專用工藝裝備方向發(fā)展。

(4)高精特級(jí)進(jìn)沖模及其關(guān)鍵技術(shù)研究

汽車零件的特大型級(jí)進(jìn)沖模、微(納)型零件的特小型模具、沖壓速度達(dá)到1000次/min以上的高速?zèng)_壓型模具及其關(guān)鍵技術(shù)是國(guó)內(nèi)模具發(fā)展的新動(dòng)向,也是冷沖模的國(guó)際發(fā)展前沿,發(fā)展高精特級(jí)進(jìn)沖模及其關(guān)鍵技術(shù)對(duì)提升我國(guó)冷沖模技術(shù)水平、保持在這些領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平同步發(fā)展有重要的意義。

(5)特種有色金屬?zèng)_壓模具及其關(guān)鍵技術(shù)研究

隨著我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型,航空航天技術(shù)、轎車輕量化以及新材料的廣泛應(yīng)用,特種有色金屬?zèng)_壓模具的需求越來(lái)越多,而由于特種有色金屬材料沖壓成形特性的差異,這給傳統(tǒng)的冷沖壓模具和技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn),需要盡快發(fā)展特種有色金屬?zèng)_壓模具及其關(guān)鍵技術(shù),為我國(guó)制造業(yè)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供支撐。

(6)多功能一體復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)研究

國(guó)際先進(jìn)的多功能一體復(fù)合沖壓模具已經(jīng)從單一金屬?gòu)?fù)合功能發(fā)展到多種材料和多種工藝的復(fù)合,是國(guó)際先進(jìn)成形技術(shù)、凈形制造技術(shù)的前沿發(fā)展技術(shù),而我國(guó)還處于技術(shù)發(fā)展的初期,要大力發(fā)展多功能一體復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù),追趕國(guó)際先進(jìn)水平。

(7)面向生產(chǎn)線的系統(tǒng)模具與工裝及其關(guān)鍵技術(shù)研究

隨著大規(guī)模生產(chǎn)的普及,對(duì)與生產(chǎn)線配套的模具和工裝有了更高的要求,更加強(qiáng)調(diào)對(duì)生產(chǎn)線柔性的適應(yīng)性,模具和工藝裝備的界限更模糊,機(jī)械與模具的復(fù)合、機(jī)械控制與模具的配合要求更高,是一個(gè)新興的模具前沿拓展技術(shù),也是今后模具發(fā)展的重要方向之一。

(8)縮短試模周期的沖壓模設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)

縮短試模周期和無(wú)試模的沖壓模是近年國(guó)際上模具發(fā)展的前沿方向之一,也是模具行業(yè)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。研究縮短試模周期的沖壓模設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)就是為了探索縮短試模周期的沖壓模的方法和途徑,研究無(wú)試模沖壓模設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵技術(shù),為今后10年的無(wú)試模沖壓模設(shè)計(jì)制造提供技術(shù)支持。

2 精密沖裁模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

精沖技術(shù)自20世紀(jì)20年代在歐洲發(fā)明以來(lái),已經(jīng)歷了80多年的歷程,是厚板制造領(lǐng)域最重要的精密塑性成形方式之一,是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)大批量、高質(zhì)量、多功能黑色金屬和有色金屬零件的技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益佳的方法。精沖壓力機(jī)完成一次沖壓過(guò)程,通過(guò)在專用精沖模具的加工,就會(huì)制造出一件或多件精度高,可直接用于裝配的成形零件。已廣泛應(yīng)用于電子、計(jì)算機(jī)、電力、家電、汽車、航空等領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全世界已有40個(gè)國(guó)家采用精沖技術(shù),共有精沖機(jī)4300～4500臺(tái),生產(chǎn)零件約10000種。如一輛汽車(轎車)上就有約包括變速箱撥叉、座椅及安全帶調(diào)角器、行星齒輪、剎車蹄片、鋼背等近100種精沖零件。我國(guó)精沖模具技術(shù)在“十一五”期間取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,并在精沖工藝、材料、精沖壓力機(jī)、模架、模具、潤(rùn)滑等方面取得了一系列的科研成果。截至2008年末,我國(guó)有近20個(gè)省市擁有專業(yè)精沖生產(chǎn)設(shè)備,共有精沖壓力機(jī)80多臺(tái)(不含液壓模架),精沖從業(yè)人員超過(guò)5000人,生產(chǎn)1500～2000種精沖件,并已形成了若干個(gè)自主精沖模具開(kāi)發(fā)示范基地。金屬材料從有色金屬?zèng)_裁擴(kuò)展到黑色金屬的沖裁。低碳鋼、低合金鋼和不銹鋼的沖裁厚度達(dá)到12mm;有色金屬如鋁合金和銅合金的沖裁厚度達(dá)到18mm;隨著模具材料、處理方法的進(jìn)步以及被沖板材球化處理工藝的完善與普及,一些較硬的高碳鋼和高合金鋼以及其他低韌性的材料諸如鎳基或鈷基合金材料等也開(kāi)始用于生產(chǎn)精沖零件。另外,自主開(kāi)發(fā)的級(jí)進(jìn)復(fù)合精沖模、傳遞模、模塊化模具在國(guó)內(nèi)精沖模具中的比例顯著提高,特別是面向汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜零件的級(jí)進(jìn)復(fù)合精沖模基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。針對(duì)精沖成形過(guò)程的有限元數(shù)值仿真技術(shù)、精沖模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、精沖模具智能設(shè)計(jì)與知識(shí)庫(kù)技術(shù)等的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,提升和充實(shí)了我國(guó)精沖模具的技術(shù)內(nèi)涵。但是,目前精沖模生產(chǎn)普遍存在企業(yè)規(guī)模小、資源分散、生產(chǎn)效率低、人才短缺、配套不全等問(wèn)題。雖然在精沖模具方面具備了一定的開(kāi)發(fā)能力,但在復(fù)雜精沖模具特別是精沖復(fù)合成形模具的開(kāi)發(fā)方面仍缺乏經(jīng)驗(yàn),進(jìn)口模具依然占有較大比重。

總的來(lái)說(shuō),與先進(jìn)國(guó)家(如瑞士)相比,我國(guó)精沖技術(shù)在制造業(yè)中還普及不夠,模具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和理論、精沖相關(guān)的配套設(shè)備、精沖油、工藝與測(cè)量裝備等與國(guó)外相差很大,是我國(guó)需大力發(fā)展的模具技術(shù)。

2.2 與國(guó)際先進(jìn)水平的主要差距

(1)精沖模具壽命方面

目前國(guó)內(nèi)精密沖裁模具的主要差距是壽命低。先進(jìn)國(guó)家精沖模具的一次刃磨壽命一般鋼板材料都在4萬(wàn)次以上,模具總壽命幾十萬(wàn)次以上。國(guó)內(nèi)則只有國(guó)外的50%。影響模具壽命的突出問(wèn)題是模具材料和熱處理質(zhì)量,目前的精沖模由于進(jìn)口模具鋼的價(jià)格太貴,在產(chǎn)量不很大的情況下,多數(shù)仍采用國(guó)產(chǎn)模具鋼。而國(guó)產(chǎn)模具鋼的材質(zhì)不好,加上鍛造和熱處理等工藝控制和質(zhì)量不穩(wěn)定導(dǎo)致整體模具壽命的差異很大。

(2)精沖材料方面

精沖材料是精沖技術(shù)的核心要素之一,精沖材料要求材質(zhì)均勻、硬度適中,為達(dá)到這一目的,精沖前都要進(jìn)行球化退火,球化率要達(dá)到95%以上;而國(guó)內(nèi)的大部分材料很難達(dá)到要求,進(jìn)行球化退火的球化率也只能達(dá)到50%～90%。對(duì)于模具材料,目前在沖切方面基本可達(dá)到精沖要求,但對(duì)擠壓成形,模具材料的高強(qiáng)度、高韌性不能同時(shí)滿足要求。國(guó)產(chǎn)精沖金屬板材料的性能(化學(xué)成分、力學(xué)性能)和公差等都差于進(jìn)口材料,另外,由于生產(chǎn)批量要求的材料采購(gòu)量達(dá)不到鋼廠要求的“最小批量”因而不得不以高價(jià)和長(zhǎng)期從國(guó)外進(jìn)口原材料。導(dǎo)致精沖件成本上升,迫使許多企業(yè)用普通金屬板或簡(jiǎn)易精沖來(lái)替代精沖產(chǎn)品,影響了精沖產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展。此外,國(guó)外先進(jìn)國(guó)家精沖材料的研究已經(jīng)從普通材料向高強(qiáng)度精沖材料發(fā)展,抗拉強(qiáng)度達(dá)到900 N/mm2高硬度材料的精沖已經(jīng)成為可能。

(3)精沖模具設(shè)計(jì)方面

為了提高生產(chǎn)效率,國(guó)際上連續(xù)精沖模已占主導(dǎo)地位,達(dá)70%以上,生產(chǎn)效率已高達(dá)100件/min,精沖件的質(zhì)量達(dá)到百萬(wàn)零缺陷。國(guó)內(nèi)目前已具備了一定的精沖模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力。但是,目前國(guó)內(nèi)精沖行業(yè)在復(fù)雜精沖模具,特別是精沖復(fù)合成形模具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面仍缺乏經(jīng)驗(yàn),有些企業(yè)對(duì)某些特定產(chǎn)品具備了一定的技術(shù)積累,但總體上與國(guó)外先進(jìn)水平仍有較大的差距。國(guó)內(nèi)自配率不足80%,其中中低檔模具供過(guò)于求,中高檔模具自配率不足60%。另外,與國(guó)外相比較,國(guó)內(nèi)的模具壽命普遍較低,一般為國(guó)外的1/3。原因涉及精沖模具設(shè)計(jì)、精沖材料、精沖模具材料、精沖模具制造精度、精沖機(jī)精度、潤(rùn)滑油、精沖制造工藝的系統(tǒng)性等,差距明顯。

(4)精沖模具的制造方面

精沖模的制造工藝研究國(guó)際上已積累了大量的專有技術(shù),特別是百年老廠,技術(shù)積累已達(dá)到了專家級(jí)水平。而國(guó)內(nèi)在精沖模專有技術(shù)方面積累很少,還有很長(zhǎng)的路要走。另外,精沖模模具表面質(zhì)量對(duì)模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要,特別是高檔轎車驅(qū)動(dòng)及變速系統(tǒng)的復(fù)雜、高精度精沖零件的模具,國(guó)內(nèi)在模具型腔的表面處理技術(shù)方面已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注,但這方面的技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家還有明顯的差距。

(5)模具設(shè)計(jì)沖壓分析能力方面

國(guó)外針對(duì)精沖成形過(guò)程的有限元數(shù)值仿真技術(shù)、精沖模具受力分析仿真模擬校核技術(shù)的研究已達(dá)到較高水平,并已應(yīng)用于精沖模具的設(shè)計(jì)校核與設(shè)計(jì)驗(yàn)證,優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)等。國(guó)內(nèi)雖然部分高校和科研院所已在這方面開(kāi)展了基礎(chǔ)研究工作,但在這些技術(shù)的應(yīng)用研究方面,還存在一定的差距。

(6)基礎(chǔ)研究隊(duì)伍方面

自精沖技術(shù)問(wèn)世以來(lái),精沖始終以其獨(dú)特的塑性成形方式吸引著學(xué)者的目光。目前部分高校和科研院所保持較全面、深入的精沖工藝與模具技術(shù)研究工作,但與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有不小的距離。在國(guó)際上,瑞士FEINTOOL公司倡導(dǎo)的精沖研究大學(xué)聯(lián)盟聯(lián)合了5家科研機(jī)構(gòu),即瑞士聯(lián)邦蘇黎士理工學(xué)院虛擬制造技術(shù)研究所(ETH Zurich)、德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)機(jī)床研究所(RWTH Aachen)、德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)金屬成形與鑄造研究所(TU Munich)、美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)(OSU)、中國(guó)上海交通大學(xué),是目前國(guó)際上較活躍的精沖技術(shù)學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊(duì)。

(7)模具標(biāo)準(zhǔn)化方面

國(guó)際上常見(jiàn)的精沖模具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是德國(guó)工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)VDI 3345(Feinschneiden)。國(guó)外精沖龍頭企業(yè),如瑞士法因圖爾(FEINTOOL)公司(VDI 3345主要制定單位)在VDI 3345基礎(chǔ)上形成了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并部分公開(kāi)。目前我國(guó)主要精沖企業(yè)主要根據(jù)VDI 3345和瑞士法因圖爾公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定了相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為提升我國(guó)精沖模具行業(yè)的整體能級(jí),促進(jìn)行業(yè)規(guī)范發(fā)展,在綜合國(guó)際通行精沖模具標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)精沖模具行業(yè)發(fā)展實(shí)際的情況下,制定我國(guó)精沖模具國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。

(8)精沖設(shè)備方面

國(guó)外精沖設(shè)備與精沖技術(shù)同步發(fā)展了幾百年,特別是瑞士Finetool公司,一直處在精沖行業(yè)前沿,其精沖設(shè)備、技術(shù)及附屬工藝配件、精沖油等水平居世界領(lǐng)先。近年來(lái),日本精沖設(shè)備也已逐步興起,占據(jù)了很大一部分精沖設(shè)備的中端市場(chǎng)。我國(guó)在這方面幾乎還是空白。

2.3 發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)

我國(guó)“十二五”精沖模具的發(fā)展目標(biāo)是面向國(guó)內(nèi)精沖零件市場(chǎng)的需求,從連續(xù)精沖模設(shè)計(jì)制造入手,提升精沖模具行業(yè)規(guī)模,持續(xù)擴(kuò)大制造能力,在提高復(fù)雜精沖模具自主開(kāi)發(fā)能力、數(shù)字化精沖模具研究水平、精沖模具材料開(kāi)發(fā)與合理應(yīng)用以及精沖模具表面處理技術(shù)等方面取得明顯進(jìn)步,努力提高企業(yè)的精沖模技術(shù)水平,縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的差距,國(guó)內(nèi)精沖零件獲得較廣泛的應(yīng)用。

2.4 發(fā)展重點(diǎn)和重大課題

(1)復(fù)雜零件連續(xù)精沖模設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)研究

復(fù)雜零件連續(xù)精沖模是精沖技術(shù)的前沿基礎(chǔ)技術(shù),以此為龍頭展開(kāi)研究,期望帶動(dòng)我國(guó)整個(gè)精沖技術(shù)的大幅提升。以同步器齒環(huán)、離合器片以及縱向復(fù)合連續(xù)精沖工藝及模具等復(fù)雜零件連續(xù)精沖模為突破口,研究精沖模具設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù),快捷地實(shí)現(xiàn)我國(guó)精沖模具技術(shù)的快速提升,縮短與先進(jìn)國(guó)家的差距。

(2)精沖模具壽命提升及其相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究

模具壽命是模具材料、工藝以及配套產(chǎn)品水平的綜合反映,以精沖模具壽命為龍頭展開(kāi)技術(shù)攻關(guān),既可解決目前國(guó)內(nèi)急需的精沖模壽命太低的問(wèn)題,還可帶動(dòng)模具材料、精沖工藝以及配套工裝和其它輔助產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展。

(3)精沖-精鍛復(fù)合工藝技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)

精沖、精鍛是并行發(fā)展的兩項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù),精沖件太厚需要精鍛,精鍛件太薄就必需精沖,兩者相互關(guān)聯(lián),關(guān)系密切。開(kāi)發(fā)精鍛-精沖復(fù)合工藝的基本思路是找到這兩項(xiàng)工藝的結(jié)合點(diǎn)(如帶輪轂的齒輪零件和帶短軸的凸輪零件)。我國(guó)的精鍛有長(zhǎng)久的歷史,水平已很高,因此,以此來(lái)提升我國(guó)精沖技術(shù)的整體水平是一條很好的途徑。