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制約模具制造技術(shù)的根源是加工模具的高端多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。中國(guó)模具行業(yè)產(chǎn)值超過(guò)1.8萬(wàn)億元,以平均17%的速度增長(zhǎng),高于中國(guó)GDP的平均增值一倍多。汽車行業(yè)作為模具行業(yè)的主要應(yīng)用下游之一,中國(guó)約有1/3模具產(chǎn)品為汽車行業(yè)服務(wù),中國(guó)模協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)汽車車身裝備委員會(huì)武兵書(shū)說(shuō)。
模具是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備,在汽車生產(chǎn)中90%以上的零部件都需要依靠模具成形。制造一輛普通轎車需1500套模具,其中沖壓模具占1000余套。在新車型的開(kāi)發(fā)中,90%的工作量都是圍繞車身型面的改變而進(jìn)行的。在新車型的開(kāi)發(fā)費(fèi)用中,約有60%用于車身和沖壓工藝及裝備的開(kāi)發(fā)。在整車制造成本中約40%為車身沖壓件及其裝配的費(fèi)用。
未來(lái)模具服務(wù)于汽車制造業(yè)的比重將不斷上升。按汽車模具占模具行業(yè)約1/3的市場(chǎng)份額測(cè)算,2014年汽車模具市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6000億元。
我國(guó)重點(diǎn)骨干模具企業(yè)達(dá)到近110家,其中,沖壓模具約占37%,這些數(shù)據(jù)有力地證明了我國(guó)已經(jīng)成為汽車模具制造大國(guó)的事實(shí),國(guó)際模協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)羅百輝如是說(shuō)。
汽車生產(chǎn)中90%以上的零部件需要依靠模具成形,在美國(guó)、日本等汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,模具產(chǎn)業(yè)超過(guò)40%的產(chǎn)品是汽車模具,而在我國(guó)僅有1/3的模具產(chǎn)品是為汽車制造業(yè)服務(wù)的。
據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),2015年中國(guó)汽車產(chǎn)能達(dá)到3400萬(wàn)輛,如此龐大的市場(chǎng)需求將為中國(guó)的汽車模具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)無(wú)限的商機(jī)。我國(guó)模具行業(yè)要向集約型路線發(fā)展,走集約型發(fā)展路線,務(wù)必要向“低投入、高產(chǎn)出”的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)而努力,這需要模具企業(yè)從多個(gè)方面著手進(jìn)行變 革。
國(guó)內(nèi)的汽車模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅猛,汽車模具的制造企業(yè)也已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模和數(shù)量。業(yè)內(nèi)人士分析,模具生產(chǎn)依然處于低端的重復(fù)建設(shè)中,高端模具產(chǎn)品還有很大的缺口。而隨著國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)不斷向高端發(fā)展,對(duì)所需的模具要求也越來(lái)越高,而目前我國(guó)高端模具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與制造能力,還遠(yuǎn)不能完全滿足我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的需求,高端模具仍需大量進(jìn)口。
所以說(shuō)要解決高端模具依賴進(jìn)口這一難題,首先就要提高我國(guó)模具的制造水平。而提高我國(guó)模具的制造水平必須從研制及制造一些高端的模具開(kāi)始。
專家表示,制約模具制造技術(shù)的根源,就是加工模具的高端多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。要不斷努力,爭(zhēng)取研制出具備高速、復(fù)合、智能、環(huán)保等功能的高端多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床,才能促進(jìn)國(guó)內(nèi)汽車模具產(chǎn)業(yè)不斷邁向高端。
三維設(shè)計(jì)
模具的三維設(shè)計(jì)是數(shù)字化模具技術(shù)的重要內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)一體化的基礎(chǔ)。
日本豐田、美國(guó)通用等公司已實(shí)現(xiàn)了模具的三維設(shè)計(jì),并取得了良好的應(yīng)用效果。模具三維設(shè)計(jì)除了有利于實(shí)現(xiàn)集成化制造外,優(yōu)點(diǎn)就是便于干涉檢查,可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉分析,解決了二維設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。
近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件的快速發(fā)展,沖壓成形過(guò)程的模擬技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,CAE技術(shù)已成為模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程的必要環(huán)節(jié),廣泛用于預(yù)測(cè)成形缺陷,優(yōu)化沖壓工藝與模具結(jié)構(gòu),提高了模具設(shè)計(jì)的可靠性,減少了試模時(shí)間。國(guó)內(nèi)許多汽車模具企業(yè)在CAE的應(yīng)用中也取得了顯著進(jìn)步,獲得了良好的效果。CAE技術(shù)的應(yīng)用可大大節(jié)省試模的成本,縮短沖壓模具的開(kāi)發(fā)周期,已成為保證模具質(zhì)量的重要手段。CAE技術(shù)正逐步使模具設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)設(shè)計(jì)。
近年來(lái)得到迅速發(fā)展的數(shù)字化模具技術(shù),是解決汽車模具開(kāi)發(fā)中所面臨的許多問(wèn)題的有效途徑。所謂數(shù)字化模具技術(shù),就是計(jì)算機(jī)技術(shù)或計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用。
先進(jìn)的加工技術(shù)與裝備是提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。在先進(jìn)的汽車模具企業(yè)中配有雙工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)加工的光電控制系統(tǒng)、工件在線測(cè)量系統(tǒng)等已不鮮見(jiàn)。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工,由中低速加工發(fā)展到高速加工,加工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展十分迅速。高強(qiáng)度鋼板沖壓技術(shù)是未來(lái)發(fā)展方向。高強(qiáng)度鋼由于在屈強(qiáng)比、應(yīng)變硬化特性、應(yīng)變分布能力和碰撞吸能等方面具有優(yōu)良的特性,在汽車上的使用量不斷增加。
目前,在汽車沖壓件上使用的高強(qiáng)度鋼主要有烤漆硬化鋼、雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼等。國(guó)際超輕車身項(xiàng)預(yù)計(jì)2010年推出的先進(jìn)概念車型中97%的材料為高強(qiáng)度鋼,先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在整車用材的比重將超過(guò)60%,而其中雙相鋼的比例將占車用鋼板的74%。
現(xiàn)在大量采用的以IF鋼為主的軟鋼系列將被高強(qiáng)度鋼板系列替代,高強(qiáng)度低合金鋼將被雙相鋼和超高強(qiáng)度鋼板替代。目前,國(guó)內(nèi)汽車零件高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用還多限于結(jié)構(gòu)件與梁類件,所用材料的抗拉強(qiáng)度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高強(qiáng)度鋼板沖壓技術(shù),是我國(guó)汽車模具行業(yè)亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。
適時(shí)推出新型模具
隨著汽車沖壓生產(chǎn)高效化和自動(dòng)化的發(fā)展,級(jí)進(jìn)模在汽車沖壓件的生產(chǎn)中應(yīng)用將更加廣泛。形狀復(fù)雜的沖壓件,特別是一些按傳統(tǒng)工藝需要多副沖模分序沖制的中小型復(fù)雜沖壓件,越來(lái)越多地采用級(jí)進(jìn)模成形。級(jí)進(jìn)模是一種高新技術(shù)模具產(chǎn)品,技術(shù)難度大,制造精度要求高,生產(chǎn)周期長(zhǎng)。多工位級(jí)進(jìn)模將是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的模具產(chǎn)品之一。
模具材料的質(zhì)量和性能是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。近年來(lái),除了不斷有多種高韌性和高耐磨性冷作模具鋼、火焰淬火冷作模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼推出外,國(guó)外在大中型沖壓模具上選用鑄鐵材料,是一個(gè)值得關(guān)注的發(fā)展趨勢(shì)。球墨鑄鐵具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性,焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都較好,而且成本比合金鑄鐵低,因此在汽車沖壓模具中應(yīng)用較多。
模具精細(xì)化制造,是對(duì)模具的開(kāi)發(fā)過(guò)程和制造結(jié)果而言的,具體地表現(xiàn)為沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理化、模具加工的高精度、模具產(chǎn)品的高可靠性和技術(shù)管理的嚴(yán)密性。模具精細(xì)化制造其實(shí)并不是一項(xiàng)單一的技術(shù),而是設(shè)計(jì)、加工和管理技術(shù)的綜合反映。模具精細(xì)化制造的實(shí)現(xiàn)除了靠技術(shù)上精益求精,還要靠嚴(yán)密的管理來(lái)保障。
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