沖壓模的研究現狀及發(fā)展方向

1、沖壓模的研究現狀及發(fā)展方向1 沖壓模的研究現狀模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平1。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Raci微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小,因而可加工熱敏材料和剛性差的零件,合理選擇刀具和切削用量還可實現硬

2、材料（60HRC）加工；電火花銃削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣）,因此不再需要制造昂貴的成形電極2,如日本三菱公司生產的EDSCAN8E火花銃削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM1成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng),體現了當今電火花加工機床的技術水平;慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高,功能也相當完善,自動化程度已達到無人看管運行的程度,目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標

3、磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟,使得現場自動化檢測成為可能3。止匕外，激光快速成形技術（RPM）f樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPMK術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的-RPMS-I型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSMK熔融擠壓成形7MEM的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概

4、念而設計和制造,具有較好的價格性能比4。一汽模具制造公司在以CAD/CAMfc工的主模型為基礎,采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑5。2 發(fā)展方向在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要,沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展,與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術,各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CA眼術也在迅速發(fā)展另一方面,為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要,鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、

5、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。2.1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前,國內外對沖壓成形理論的研究非常重視,在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善,近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術,即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程,根據分析結果,設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題,并通過在計算機上選擇修改相關參數,可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)

6、省了昂貴的試模費用,也縮短了制模具周期6。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝,也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前,國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中,精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法,它擴大了沖壓加工范圍目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm精度可達IT1617級7;用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件,在特定生產條件下具有明顯的經濟效果;采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度

7、高和精度要求較高的板料零件,具有很重要的實用意義8;利用金屬材料的超塑性進行超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序,這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性;無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術,我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備,解決了多點壓機成形法,從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài),提高了材料的成形極限,同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形9。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CA豉術為主要手段,能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。2.2 沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備

8、是提高沖壓生產技術水平的基本條件,高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要,目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展,加之機械乃至機器人的大量使用,使沖壓生產效率得到大幅度提高,各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用10。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后,在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲,從而大幅度提高精度和生產率;在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時,一分鐘可沖幾百片,并能自動疊成定、轉子鐵芯,生產效率比普通壓力機提高幾十倍,材料利用率高達97%;公稱壓力為250KN的高速壓力機

9、的滑塊行程次數已達2000次/min以上11。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制,只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作;美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數量為普通壓力機的410倍,并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)12。近年來,為了適應市場的激烈競爭,對產品質量的要求越來越高,且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求,開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中,無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用

10、。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC劑沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMSY弋表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體,包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng),生產過程完全由計算機控制,車間實現24小時無人控制生產。同時,根據不同使用要求,可以完成各種沖壓工序,甚至焊接、裝配等工序,更換新產品方便迅速,沖壓件精度也高13。2.3 沖壓標準化及專業(yè)化生產方面模具的標準化及專業(yè)化生產,已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產,沖模零件既具的一定的復雜性和精密性,又具有一定的結構典型性。因此只有實現了沖模的標準化,才能使沖模和沖模

11、零件的生產實現專業(yè)化、商品化,從而降低模具的成本,提高模具的質量和縮短制造周期14。目前,國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%80%模具廠只需設計制造工作零件,大部分模具零件均從標準件廠購買,使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高,分工越來越細,如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等,甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁模或彎曲模,這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短15。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展,除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外,標準件品種也有擴展,精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求,主要體現在標準化程度還不高（一般在

12、40%以下）,標準件的品種和規(guī)格較少,大多數標準件廠家未形成規(guī)?；a,標準件質量也還存在較多問題16 。另外,標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。3總結目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快,但在整個模具設計制造水平和標準化程度上,與德國、美國、日本的發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。存在的問題和差距主要表現在下列5個方面:(1)總量供不應求。(2)企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構都不合理。(3)模具產品水平低很多,生產周期長。(4)開發(fā)能力較差,經濟效益較差。(5)與國際水平相比,模具企業(yè)的管理落后。根據國際生產技術學會提供的資料顯示,機械零件粗加工的75%和精加工的

13、50%都將由模具成形來完成。因此模具被譽為“金屬加工中的帝王”,是“進入富裕社會的原動力”、“模具就是黃金”。在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天,在經濟全球化趨向日漸加速的情況下,我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展,采取各種有效措施,在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下,我國沖壓模具也一定會不斷提高水平,逐漸縮小與世界先進水平的差距?！笆晃濉逼陂g,在科學發(fā)展觀指導下,不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅持改革開放、走新型工業(yè)化道路,將速度效益型的增長模式逐步轉變到質量和水平效益型軌道上來,我國的沖壓模具的水平也必然會更上一層樓。參考文獻1 張毅.現代沖壓技術M.北京:國防工業(yè)出版社,1

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