国内高效精密冲压模具达到国际先进水平

　　精冲技术自20世纪20年代在欧洲发明以来，已经历了90多年的历程，是为厚板制造领域最重要的精密塑性成形方式之一，是经济生产大批量、高质量、多功能黑色金属和有色金属零件的技术含量高且经济效益佳的方法。精冲压力机完成一次冲压过程，通过在专用精冲模具的加工，就会制造出一件或多件精度高、可直接用于装配的成形零件，已经广泛应用于电子、计算机、电力、家电、汽车和航空等领域。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍，目前全世界已有40个国家采用精冲技术，共有精冲机约4500台，生产零件约10000种。如一辆汽车(轿车)上包括变速箱拨叉、座椅及安全带调角器、齿轮、刹车蹄片和钢背等就有近100种精冲零件。我国精冲模具技术在“十一五”期间取得了长足的进步，并在精冲工艺、材料、精冲压力机、模架、模具和润滑等方面取得了一系列的科研。截至2008年末，我国有近20个省市拥有专业精冲生产设备，共有精冲压力机80多台(不含液压模架)，精冲从业人员超过5000人，生产精冲件约2000种，并已形成了若干个自主精冲模具开发示范。金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属的冲裁。低碳钢、低合金钢和不锈钢的冲裁厚度达到12mm；有色金属如铝合金和铜合金的冲裁厚度达到l8mm；随着模具材料和处理方法的进步以及被冲板材球化处理工艺的完善与普及，一些较硬的高碳钢、高合金钢以及其他低韧性的材料诸如镍基或钴基合金材料等也开始用于生产精冲零件。另外，自主开发的级进复合精冲模、传递模和模块化模具在国内精冲模具中的比例显著提高，特别是面向汽车传动系统的复杂零件的级进复合精冲模，基本实现国产化。针对精冲成形过程的有限元数值仿真技术、精冲模具结构优化技术、精冲模具智能设计与知识库技术等的研究、开发与应用，提升和充实了我国精冲模具的技术内涵。但是，目前精冲企业普遍规模小、资源分散、生产效率低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方面具备了一定的开发能力，但在复杂精冲模具，特别是精冲复合成形模具的开发方面仍缺乏经验，进口模具依然占有较大比重。近日，由济南二机床集团承担的国家“高档数控机床及基础制造装备”科技重大专项——“大型快速高效数控全自动冲压生产线”，通过中国机械工业联合会组织的专家鉴定，主要技术性能指标达到国际先进水平。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍，大型快速高效全自动冲压生产线是集机、电、液于一体的大型冲压设备，代表了当今国际冲压技术的最新发展趋势。长期以来，中国汽车行业高档冲压设备主要依赖从国外进口。济南二机床集团研发的“大型快速高效数控全自动冲压生产线”创造了每分钟可生产15件汽车大型覆盖件的新纪录，成为目前世界最高水平的高速自动化冲压生产线。济南二机床成功研制的这一项目依托上海通用（烟台）东岳汽车公司42000KN全自动柔性快速冲压生产线实施，首次采用同步控制连续运行生产模式，整线换模时间仅为3分钟，整机主要性能指标优于国外企业同类产品，是目前世界最高水平的高速自动化冲压生产线，也是目前国内汽车行业应用的功能最全、效率、性能和标准最高的冲压生产线，已入选国家重大专项十大标志性工程。我国快速高效自动冲压技术达到国际先进水平冲压毕业设计，但精冲技术在制造业中的应用还不够普及，模具的系统设计制造技术和理论、精冲相关的配套设备、精冲油、工艺与测量装备等与国际先进水平仍存在一定差距。1、精冲模具寿命目前国内外精密冲裁模具的主要差距是寿命低。先进国家精冲模具的一次刃磨寿命一般钢板材料都在4万次以上，模具总寿命几十万次以上。国内则只有国外的50%。影响模具寿命的突出问题是模具材料和热处理质量，目前的精冲模由于进口模具钢的价格太贵，在产量不是很大的情况下，多数仍采用国产模具钢。而国产模具钢的材质不好，加上锻造和热处理等工艺控制和质量不稳定导致整体模具寿命的差异很大。2、精冲材料精冲材料是精冲技术的核心要素之一，精冲要求材料材质均匀且硬度适中。为达到这一目的，精冲前都要进行球化退火，球化率要达到95%以上；而国内的大部分材料很难达到要求，进行球化退火的球化率也只能达到50%-90%。对于模具材料来说，目前模具材料在冲切方面基本可以达到精冲要求，但对挤压成形，模具材料的高强度和高韧性不能同时满足要求。国产精冲金属板材料的性能(化学成份及力学性能)和公差等都比模具冲裁力计算进口材料差。另外，由于生产批量要求的材料采购量达不到钢厂要求的“最小批量”因而不得不以高价购买或长期从国外进口原材料。这些因素导致精冲件成本上升，许多企业用普通金属板或简易精冲来替代精冲产品，影响了精冲产品的市场发展。此外，国外先进国家精冲材料的研究已经从普通材料向高强度精冲材料发展，抗拉强度达到9OON/mm2高硬度材料的精冲已经成为可能。3、精冲模具设计为了提高生产效率，国际上连续精冲模已经占主导地位，达70%以上，生产效率已经高达100件/min，精冲件的质量达到百万零缺陷。国内目前已具备了一定的精冲模具设计开发能力。但是，目前国内精冲行业在复杂精冲模具，转子零件的挤压模具毕业设计。特别是精冲复合成形模具的设计开发方面仍缺乏经验，有些企业对某些特定产品具备了一定的技术积累盒型件塑料模具设计，但总体上与国外先进水平仍有较大的差距。国内自配率不足80%，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。另外，与国外相比，国内的模具寿命普遍较低，一般为国外的1/3。原因涉及精冲模具设计、精冲材料、精冲模具材料、精冲模具制造精度、精冲机精度、润滑油以及精冲制造工艺的系统性等。