1.根據過程屬性分類
(1)沖壓模具沿封閉或開放輪廓分離材料的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切斷模、切邊模、切斷模等。
(2)彎曲模具使坯料或其他坯料沿直線(彎曲線)彎曲變形,從而獲得具有壹定角度和形狀的模具。
(3)拉延模是將板料的毛坯制成開口的空心件或進壹步改變空心件的形狀和尺寸的模具。
(4)成型模具是根據凸模和凹模的形狀直接復制成型毛坯或半成品工件的模具,材料本身只產生局部塑性變形。如脹形模、縮口模、擴口模、波浪形成形模、翻邊模、整形模等。
2.根據過程組合程度分類
(1)單工序沖模在印刷機的壹個沖程中只完成壹個沖壓工序的沖模。
(2)復合模只有壹個工位,在壓力機的壹個行程中,在同壹工位同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序。
(3)級進模(也叫連續模)在坯料的送料方向上有兩個或兩個以上的工位,在壓力機的壹個行程中,在不同的工位上連續完成兩個或兩個以上的沖壓工序。
3.根據材料的變形特性分類
典型模具結構:
圖1.1.2是帶導柱導套的單工序沖裁模。它由上模和下模組成。上模由模柄5、上模座3、導套2、沖頭10、墊板8、固定板7、卸料板14、螺釘、銷釘等零件組成。下模由下模座17、導柱1、凹模11、導向板15、支承板18、螺釘、銷釘等零件組成。上模通過模柄5安裝在壓力機的滑塊上,隨滑塊上下往復運動,故稱為活動部分。下模通過下模座固定在壓力機的工作臺上,所以也叫固定件。
通常,模具由兩種類型的零件組成:
壹類是工序件,直接參與完成工序,與毛坯有直接接觸,包括工作件、定位件、卸料壓緊件等。
壹類是結構件,不直接參與工藝過程的完成,也不與毛坯直接接觸,只起保證模具工藝過程完成的作用,或改善模具功能的零件,包括導向件、緊固件、標準件和其他零件,如表1.1.3所示。需要指出的是,並不是所有的沖壓模具都必須具備以上六個部分,尤其是單工序模具,但工作部分和必要的固定部分是不可或缺的。
沖壓模具——沖壓模具的現狀與發展
據考古發現,早在2000多年前,中國現有的沖壓模具就被用來制作青銅器,證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具的成就在世界上是領先的。1953年長春第壹汽車廠在國內首次設立沖壓模具車間,該廠於1958年開始制造汽車覆蓋件模具。中國在20世紀60年代開始生產精沖模具。經過漫長的發展道路,我國現已形成300多億元人民幣(不含港澳臺統計,下同)。)各種沖壓模具的生產能力。
壹、沖壓模具市場情況
我國沖壓模具在數量、質量、技術、能力等方面都有了很大進步,但與國民經濟需求和世界先進水平相比,仍有較大差距。每年仍大量進口壹些大型、精密、復雜、長壽命的高端模具,尤其是中高端轎車的覆蓋件模具,目前仍以進口為主。壹些低檔簡易沖壓模具已經供過於求,市場競爭激烈。
據中國模具工業協會公布的統計數據,2004年中國沖壓模具總產量約220億元,其中出口7500萬美元,約6.2億元。
據中國海關統計,2004年中國* * *進口沖壓模具達5665438+億美元,約合人民幣46.6億元。從以上數字可以得出,2004年中國沖壓模具市場總規模約為266.6億元。其中,國內市場需求260.4億元,總供給約2654.38+0.38億元,市場滿足率82%。在上述供需概況中,有幾個具體情況必須說明:壹是進口模具多為技術含量高的大型精密模具,而出口模具多為技術含量低的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具的市場滿足率低於沖壓模具,這些模具的發展已經滯後於沖壓件的生產,而技術含量低的中低檔模具的市場滿足率高於沖壓模具;第二,中國的模具價格比國際市場低得多,因此在國際市場上有很好的前景。2005年沖壓模具出口達到654.38+0.46億美元,比2004年增長94.7%。第三,港資、臺資、外資企業近年來在我國發展很快,這些企業中大量自產自用的沖壓模具沒有確切的統計數據,所以不能計入上述數字。
二、沖壓模具的水平
近年來,我國沖壓模具水平有了很大提高。大型沖壓模具已經能夠生產壹套重量超過50噸的模具。中檔汽車的覆蓋件模具也可以在中國生產。國內多家企業已生產出精度為1~2μm,使用壽命約2億次的多工位級進模。表面粗糙度Ra≤1.5μm的精沖模、大尺寸(φ≥ 300 mm)精沖模和中厚板精沖模在國內也達到了相當高的水平。
1.模具CAD/CAM技術現狀
中國模具CAD/CAM技術的發展已有20多年的歷史。華中理工大學與武漢733廠於1984 * *合作完成的精密模具CAD/CAM系統是我國第壹個自行開發的模具CAD/CAM系統。由華中理工大學和北京模具廠合作完成的冷沖模CAD/CAM系統是我國自行開發的第壹個冷沖模CAD/CAM系統。上海交通大學開發的冷沖壓模具CAD/CAM系統也於同年完成。20世紀90年代以來,國內汽車行業開始采用CAD/CAM技術進行模具設計和制造。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示範工廠,華中科技大學作為技術支持單位。開發的汽車覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統於1996年初通過鑒定。在此期間,壹汽和程菲汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統,應用於模具設計和制造,取得了顯著的效益。1997壹汽引進板料成形過程計算機模擬CAE軟件,並開始在生產中使用。
從20世紀開始,CAD/CAM技術逐漸普及,現在所有有壹定生產能力的沖壓模具企業基本都有CAD/CAM技術。壹些重點企業還具備各種CAE能力。
模具CAD/CAM技術可以顯著縮短模具設計制造周期,降低生產成本,提高產品質量,這已經成為人們的共識。“八五”和“九五”期間,壹大批模具企業普及了計算機繪圖技術,數控加工利用率越來越高,並陸續推出了相當數量的CAD/CAM系統。如美國EDS公司的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和space-E,以色列公司的Cimatron,以及法國Marta-Daravision公司的AutoCAD和CATIA和Euclid-IS等壹些汽車和覆蓋件模具專用軟件也相繼推出。CAD/CAM技術被國內汽車覆蓋件模具制造商廣泛采用。在DL圖和模具結構圖的設計中已經實現了二維CAD,大部分企業已經向三維過渡,通用圖生產逐漸取代零件圖生產。而且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠商的技術開發領域。
在沖壓CAE軟件中,除了進口軟件外,華中科技大學、吉林大學、湖南大學都開發了具有自主知識產權的高級軟件,並在生產實踐中得到成功應用,產生了良好的效益。
快速原型技術(RP)與傳統的快速經濟模具相結合,快速制造大型汽車覆蓋件模具,解決了原有低熔點合金模具模具精度低、零件精度低、樣品制作困難的問題,實現了基於3D CAD模型的快速模具制造,保證了零件精度,為汽車行業新車型開發和汽車車身快速試制提供了保障。它標誌著RPM技術在大型汽車車身上的應用。
圍繞汽車車身的試制和大型覆蓋件模具的快速制造,近年來出現了壹些新的快速成型方法,如無模多點成形、激光沖擊、電磁成形等,目前已應用於生產。都表現出降低成本,提高效率的優勢。
2、模具設計和制造能力
在國家產業政策的正確引導下,經過幾十年的努力,我國沖壓模具的設計制造能力已經達到了較高的水平,包括信息工程、虛擬技術在內的許多現代設計制造技術已經在許多模具企業得到應用。
即便如此,我國沖壓模具的設計制造能力與市場需求和國際先進水平仍有較大差距。這些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具和高精度沖壓模具上,在設計、加工技術和能力上差距較大。汽車覆蓋件模具具有設計制造難度大、質量和精度高的特點,能夠代表覆蓋件模具的水平。雖然設計制造方法和手段基本達到國際水平,模具結構和功能接近國際水平,使汽車模具國產化進程向前邁進了壹大步,但在制造質量、精度、制造周期等方面與國外相比仍有壹定差距。
多工位級進模和多功能模是我國精密模具發展的重點品種,標誌著沖壓模具技術的先進水平。代表性的是鐵芯精密自動閥板多功能模具,基本達到國際水平。
但與國外多工位級進模相比,在制造精度、使用壽命、模具結構和功能等方面仍有壹定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術不斷改進和完善,高精高效加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸高速銑床得到了越來越多的應用。NC和DNC技術的應用日趨成熟,可用於斜面加工和超精密加工。這些都提高了模具型面的加工精度,提高了模具質量,縮短了模具制造周期。
模具表面強化技術也得到了廣泛應用。技術成熟、無汙染、成本適中的離子滲氮技術越來越受到認可,碳化物塗層處理(TD處理)和許多鍍(塗)覆技術在沖壓模具中的應用越來越多。真空處理技術、實型鑄造技術和刃口堆焊技術日趨成熟。激光切割和激光焊接技術也得到了應用。
3.專業化程度和分布
中國模具行業的專業化程度還比較低,自產自銷比例過高。國外模具自產自銷比例壹般為30%,國內沖壓模具自產自銷比例為60%。這對專業化有很多不利影響。目前技術要求高、投資大的模具專業化程度高,如覆蓋件模具、多工位級進模、精沖模具等。但壹般模具專業化程度較低。由於自配比高,沖壓模具產能分布基本遵循沖壓件產能分布。然而,專業化程度高的汽車覆蓋件模具和多工位多功能精密模具的分布並不遵循沖壓能力的分布,而往往取決於主要投資者的決策。比如,四川汽車覆蓋件模具產能大,江蘇精密沖壓產能強,模具用戶大多不是本地人。
三、沖壓模具的發展重點和前景
發展重點的選擇要根據市場需求、發展趨勢和現狀來確定。可以分別用產品重點、技術重點和其他重點來描述。
1,沖壓模具產品的發展重點
沖壓模具有7個類別,有些類別是他們的客戶調用的。目前迫切需要開發汽車覆蓋件模具、多功能多工位級進模和精沖模具。這些模具現在產需矛盾很大,發展前景很好。
汽車覆蓋件模具的發展重點是技術要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具,尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模具、大型多工位級進模和連續模將在未來迅速發展。
多功能多工位級進模的發展重點是高精度、高效率和大型長壽命級進模。
精沖模具發展的重點是厚板大型精沖模具,其精度不斷提高。
2.沖壓模具技術的發展重點
未來模具技術的發展趨勢主要是向信息化、高速化和高精度化發展。因此,在設計技術方面,發展重點是大力推廣應用CAD/CAE/CAM技術,不斷提高效率,特別是板料成形過程的計算機模擬分析技術。模具CAD CAM技術應向人性化、集成化、智能化、網絡化方向發展,提高模具CAD CAM系統的專業化水平。
為了提高CAD、CAE和CAM技術的應用水平,建立完整的模具數據庫,開發專家系統,提高軟件的實用性是非常重要的。在加工技術方面,發展重點是高速加工和高精度加工。高速加工目前主要發展高速銑削、高速磨削拋光、高速電加工和快速制模技術。目前高精度加工主要是發展精度在1μm以下,表面粗糙度Ra ≤ 0.1微米的模具零件的各種精密加工..提高模具的標準化程度,提高模具標準件的生產和供應,也是沖壓模具技術發展的重點之壹。
為了提高沖壓模具的壽命,模具表面的強化和超硬處理等各種技術也是發展的重點。
形成數字化模具制造、系統集成、逆向工程、快速原型/模具制造和計算機輔助應用技術的全方位解決方案,提供模具開發和工程服務,全面提升企業水平和模具質量,是沖壓模具技術發展的重點。
3.其他發展優先事項和前景
其他發展重點和前景的內涵非常豐富。這裏只分析管理、專業化和標準化、行業調整三個方面。
企業管理是壹項系統工程,壹門科學技術。與發達國家的模具企業相比,從某種意義上來說,我們的管理甚至比我們的技術還要落後。因此,提高管理水平至關重要,任務繁重。目前模具企業的管理形式有很多種,每種形式都有自己的適應對象。但做好信息化建設,逐步實現信息化管理已經成為發展方向,業界對此也有所認知。
4.當前的問題
由於歷史和體制原因,我國模具專業化和標準化水平壹直很低,沖壓模具的專業化程度低於塑料模具和壓鑄模具。這在壹定程度上阻礙了沖壓模具的發展。根據國內外模具的專業化程度,
1)模具生產獨立於其他產品,專業生產對外供應的模具;
2)按模具類型專業生產某壹類模具(如沖壓模具);
3)在某壹類模具中,根據其服務對象或模具工藝和尺寸,選擇某壹類模具(如汽車覆蓋件模具、多工位級進模、精沖模具等。)進行專業制作;
4)專業生產模具中的某些零件(如模架、沖頭、彈性元件等。)為模具生產企業;
5)按照流程進行專業化協作。例如,目前,專門從事模具設計的公司、專門從事型腔加工或電加工合作的企業、專門從事測量或熱處理的企業和專門從事拋光業務的企業促進了模具行業的發展。但是,專業化的道路還很遙遠,我們必須加快進程以適應形勢。所以,這也是發展的重點。