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精密儀器

模具的發(fā)展和幾項(xiàng)指標(biāo)

給我一些材料,我就能變出一輛車,這就是汽車沖壓模具的魔力。

  汽車制造中60%—70%的金屬零部件需沖壓加工成形,據(jù)統(tǒng)計(jì),制造一輛普通轎車平均需要約1500個(gè)沖壓件。沖壓是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一,車身上各種覆蓋件,車內(nèi)支撐件,結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件,還有大量的汽車零部件,如發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣彎管及消聲器,空心凸輪軸,油底殼,發(fā)動(dòng)機(jī)支架,框架結(jié)構(gòu)件,橫縱梁等都屬于沖壓件。

  沖壓最為關(guān)鍵的兩個(gè)東西就是沖壓模具與沖壓設(shè)備,今天,我們就來說說沖壓模具。




 沖壓模具

  用通俗的話來講沖壓模具就是沖壓時(shí)使用的“模板”,一個(gè)模板只能沖壓出一種沖壓件,根據(jù)所要的沖壓件的不同尺寸、材料、形狀,需要選擇不同類型的沖壓模具,常見的沖壓模具分類如下:

近年來,我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm,壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)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(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。

  中國模具市場分布

  我國模具行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展,整體實(shí)力和綜合競爭力得到顯著增強(qiáng),對(duì)汽車、摩托車、電子、家電等行業(yè)的服務(wù)能力大大提升,行業(yè)中已形成一定數(shù)量和實(shí)力的骨干企業(yè),模具的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平有了較大提高。

  我國目前模具產(chǎn)業(yè)主要集中在珠三角、長三角、環(huán)渤海三個(gè)大型集聚區(qū)以及成都——重慶、武漢——長沙兩個(gè)中等集聚區(qū),上述五個(gè)區(qū)域內(nèi)的模具產(chǎn)能占全國的90%以上。在這些大、中集聚區(qū)內(nèi),還形成了眾多集聚程度更高的市、區(qū)、縣、鎮(zhèn)特色模具生產(chǎn)基地,我國模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)正逐漸顯現(xiàn)。

  從地區(qū)分布來說,東南沿海地區(qū)的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江。


  國內(nèi)外沖壓模具發(fā)展對(duì)比

  我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低,模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%,我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。

  在美國、德國、日本的汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)國家,汽車模具行業(yè)產(chǎn)值占模具全行業(yè)產(chǎn)值的40%以上,在我國有1/3左右的模具產(chǎn)品是為汽車制造業(yè)服務(wù)的。一般生產(chǎn)一款普通的轎車需要1000至1500多套蟲也模具,約占整車生產(chǎn)所需全部模具產(chǎn)值的40%左右。汽車沖壓模具具有尺寸大、工作型面復(fù)雜、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn),屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品。隨著技術(shù)進(jìn)步和裝備水平的提高,能夠降低成本、提高生產(chǎn)效率的多工位模、級(jí)進(jìn)模逐漸應(yīng)用于汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造中,成為汽車沖壓模具制造技術(shù)的發(fā)展方向。


  市場前景如何?

  近年來隨著汽車工業(yè)、電子信息、家電、建材及機(jī)械行業(yè)等的高速發(fā)展,我國模具產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了快速增長。中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2017-2022年中國模具市場前景調(diào)查及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告》預(yù)測,2018年中國模具行業(yè)銷售總額將超2000億元。到2021年,中國汽車產(chǎn)量將達(dá)到近3575萬輛,年均增速在6.5%左右,而對(duì)于汽車模具的需求將達(dá)到386噸。

  根據(jù)市場前景,沖壓模具的發(fā)展會(huì)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定。

  1、 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)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(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模,并不斷提高其精度。

  沖壓模具共有7小類,并有一些按其服務(wù)對(duì)象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具,多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大,發(fā)展前景好。

  2、沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說,發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用,并持續(xù)提高效率,特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。

模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,已成為人們的共識(shí)。在沖壓成型CAE軟件方面,除了引進(jìn)的軟件外,華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件,并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用,產(chǎn)生了良好的效益。

  圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造,近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法,例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。

  3、 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度,搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。 對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案,提供模具開發(fā)與工程服務(wù),全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量,這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。




模具也是一種商品,客觀條件對(duì)模具的共同要求,也就是模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)—概括起來可以歸納為:模具的精度和剛度、模具的生產(chǎn)周期、模具的生產(chǎn)成本和模具的壽命四個(gè)方面。在模具生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié),都應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)條件對(duì)模具四個(gè)方面的要求給予重視。同時(shí),模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也是衡量一個(gè)國家、地區(qū)和企業(yè)模具生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。


模具的精度和剛度


① 模具的精度

 模具的精度包括尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。 模具的精度主要體現(xiàn)在模具零件精度和配合精度。

模具工作部位的精度高于產(chǎn)品制件的精度,例如沖裁刃口尺寸的精度要高于產(chǎn)品制件的精度,沖裁凸模和凹模沖裁間隙的數(shù)值大小和均勻一致性也是主要精度參數(shù)之一。平時(shí)測量出的精度都是非工作狀態(tài)下的精度(如沖裁間隙),即靜態(tài)精度。而在工作狀態(tài)時(shí),受到工作條件的影響,靜態(tài)精度和發(fā)生變化,變?yōu)閯?dòng)態(tài)精度,動(dòng)態(tài)精度才是真正有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)。

一般模具的精度應(yīng)與產(chǎn)品的精度相協(xié)調(diào),同時(shí)還受模具加工技術(shù)手段的制約,隨著制造技術(shù)的發(fā)展,模具加工技術(shù)手段的改進(jìn),模具的精度也會(huì)相應(yīng)的提高,模具工作零件的互換性生產(chǎn)也將生產(chǎn)也將成為現(xiàn)實(shí)。


② 模具的剛度


對(duì)于高速?zèng)_壓模、大型件沖壓成形模、精密塑料模和大型塑料模很重要,不僅要求其精度高,同時(shí)還要求具有良好的剛度。這類模具的工作負(fù)荷較大,當(dāng)出現(xiàn)較大的彈性變形時(shí),不僅要影響模具的動(dòng)態(tài)精度,而且還關(guān)系到模具能否正常工作,因此在模具設(shè)計(jì)中,在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí),應(yīng)保證模具的剛度,同時(shí)在制造中也要避免由于加工不當(dāng)造成的附加變形。

模具的生產(chǎn)周期


模具的生產(chǎn)周期是指從接受模具的訂貨任務(wù)開始到模具試模鑒定后交付合格模具所用的時(shí)間,當(dāng)前,模具使用企業(yè)要求模具的生產(chǎn)周期越來越短,因此模具生產(chǎn)周期的長短是衡量模具企業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的綜合標(biāo)志之一,也關(guān)系到模具企業(yè)在激烈的市場競爭中有無立足之地。同時(shí)模具的生產(chǎn)周期長短也是衡量一個(gè)國家模具技術(shù)管理水平高低的標(biāo)志。

影響模具生產(chǎn)周期的主要因素有:① 模具技術(shù)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度;② 模具企業(yè)的專業(yè)化程度;③ 模具生產(chǎn)技術(shù)手段的先進(jìn)程度;④ 模具生產(chǎn)的經(jīng)營管理水平。

模具的生產(chǎn)成本


模具的生產(chǎn)成本是指企業(yè)為生產(chǎn)和銷售模具支付費(fèi)用的總和。模具的生產(chǎn)成本包括原材料費(fèi)、外購件費(fèi)、外協(xié)件費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、經(jīng)營開支等;從性質(zhì)上又分為生產(chǎn)成本、非生產(chǎn)成本和生產(chǎn)外成本,通常講的模具生產(chǎn)成本是指模具生產(chǎn)過程有直接關(guān)系的生產(chǎn)成本。

影響模具生產(chǎn)成本的主要因素有:① 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和模具功能的高低;② 模具精度的高低;③ 模具材料的選擇;④ 模具加工設(shè)備;⑤ 模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和企業(yè)生產(chǎn)的專門化程度。

模具的壽命


模具的壽命是指模具在保證產(chǎn)品零件質(zhì)量的前提下,所能加工的制件的總數(shù)量,包括工作面的多次修磨及易損件更換前后所加工制件的數(shù)量之和。 一般在模具設(shè)計(jì)階段就應(yīng)明確該模具所適用的生產(chǎn)批量類型或模具生產(chǎn)制件的總次數(shù),即模具的設(shè)計(jì)壽命。不同類型模具的正常損壞形式也不一樣,但總的來說,工作表面的損壞的形式有摩擦損壞、塑性變形、開裂、疲勞損壞、啃傷等。


影響模具壽命的主要有如下因素:


① 模具的結(jié)構(gòu)——合理的模具結(jié)構(gòu)有助于提高模具的承載能力,減輕模具承受的機(jī)械負(fù)荷;

② 模具的材料——應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件生產(chǎn)批量的大小選擇;

③ 模具的加工質(zhì)量——模具零件在機(jī)械加工、電火花加工、淬硬和表面處理時(shí)的缺陷,都會(huì)對(duì)模具的耐磨性、抗咬合能力抗斷裂能力產(chǎn)生顯著的影響;

④ 模具的工作狀態(tài)——模具工作時(shí),所使用設(shè)備的精度與剛度、潤滑條件、被加工材料的預(yù)處理狀態(tài)、模具預(yù)熱和冷卻條件等都對(duì)模具的壽命產(chǎn)生影響;

模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四個(gè)方面之間是相互影響和制約的。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,要根據(jù)產(chǎn)品零件和客觀需要綜合平衡這些因素,抓住主要矛盾,求得最佳的經(jīng)濟(jì)效益,滿足生產(chǎn)的需要












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