沖壓技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、沖壓技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 沖壓技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等沖壓領域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術的形成和發(fā)展。本文著重結合汽車工業(yè)的發(fā)展需求，討論沖壓技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。1.沖壓技術發(fā)展的特征 沖壓技術的真正發(fā)展，始于汽車的

2、工業(yè)化生產。20 世紀初，美國福特汽車的工業(yè)化生產大大推動了沖術的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術和成形性兩方面同時展開，關鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過程的分析與控制。但在 20 世紀的大部分時間里，對沖壓技術的掌握基本上是經驗型的。分析工具是經典的成形力學理論，能求解的問題十分有限。研究的重點是板材沖壓性能及成形力學，遠不能滿足汽車工業(yè)的需求。60 年代是沖壓技術發(fā)展的重要時期，各種新

3、的成形技術相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質量控制的協(xié)調發(fā)展，成為沖壓技術發(fā)展史上的一個里程碑。 由于 80 年代有限元方法及 CAD 技術的先期發(fā)展，使 90 年代以數值模擬仿真為中心的和計算機應用技術在沖壓領域得以迅速發(fā)展并走向實用化，成為材料變形行為研究和工藝過程設計的有力工具。汽車沖壓技術真正進入了分析階段，傳統(tǒng)的板成形技術開始從經驗走向科學化?？v觀上世紀的發(fā)展歷程可見：（1）沖壓

4、性能的研究和改進是與沖壓技術的發(fā)展相輔相承的。 （2）汽車、飛機等工業(yè)的飛速發(fā)展，以及能源因素都是沖壓技術發(fā)展的主要推動力。進入新世紀，環(huán)境因素及相關的法律約束日益突出，汽車輕量化設計和制造成為當前的重要課題。（3）成形過程數字化仿真技術的發(fā)展，推動傳統(tǒng)沖壓技術走向科學化，進入先進制造技術行列。（4）沖壓技術的發(fā)展涉及材料、能源、模具、設備等各方面。工藝方法的創(chuàng)新及其過程的科學分析與控制是技術發(fā)展的核心；模具技術是沖壓技術發(fā)展的體現(xiàn)，是

5、決定產品制造周期、成本、質量的重要因素。2、先進成形技術的發(fā)展沖壓技術的發(fā)展與材料和結構密切相關。預計未來 10-15 年，環(huán)境要求和日益嚴格的環(huán)保法律，將促使汽車材料和結構發(fā)生很大變化。為了減少城市 CO2 的排放量，汽車力求輕量化，其最突出的發(fā)展方向是提高所用材料的比強度和比剛度及發(fā)展高效的輕量化結構?，F(xiàn)代車身結構中，高強度鋼約占 25%。目前在繼續(xù)開發(fā)超高強度鋼的同時，結合發(fā)展新的“高效結構”和制造技術，爭取使車身重量減少 20%

6、以上。但更引人關注的努力方向是擴大鋁、鎂等低密度合金材料在汽車上的應用歐美正在研究開發(fā)未來型的鋁車身家用小汽車，可使重量減輕 40-50%，耗油僅為現(xiàn)行小汽車平均值的三分之一。目前的主要問題是開發(fā)低成本鋁合金，發(fā)展新結構和高效制造方法，以及改進回收技術。一旦成本問題解決了，鋁合金可能成為汽車的主要結構材料。自 1991 年以來，鎂的產量每 5 年增加 1 倍，是很有前途的未來材料，預計 2003 年后鎂的應用將有明顯上升，包括大的車身外

7、部零件。復合板材料在汽車、飛機、醫(yī)藥、食品、化工、日用品等方面也均有廣闊應用前景。此外烘烤硬化板、表面改性板等改性材料。80 年代，歐美研究鍍鋅板的沖壓技術；90 年代，重點研究激光拼焊板的沖壓及各種擠壓管坯型材的精密成形技術。鋁型材骨架件的用量也在不斷增加。結構整體化是重要的發(fā)展趨勢，不僅對于飛機，未來汽車也將擴大應用。隨著新材料和新結構的擴大應用，迫切需要發(fā)展相應的低成本沖壓成形技術。當前的研究重點：鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術

8、。國外已有實用的工藝及模具設計數據資料。 （2）多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術。 （3）擠壓管坯的內高壓成形技術。（4）復合板的成形技術等。壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求。（2）沖壓成形技術將更加科學化、數字化、可控化?？茖W化主要體現(xiàn)在對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數值模擬技術將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形

9、狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。（3）注重產品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。（4）對產品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產品初步設計甚至構思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。（5）沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、個性

10、化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。（6）重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結構整體的方向發(fā)展。加入 WTO 以后，中國的汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)等支柱產業(yè)必將有大的發(fā)展。我國的沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機遇，又面臨進一步以高新技術改造傳統(tǒng)技術的嚴峻挑戰(zhàn)。國民經濟和國防建設事業(yè)將向沖壓成形技術的發(fā)展提出更多更新更高的要求。我國的板料加工

11、領域必須加強力量的聯(lián)合，加強技術的綜合與集成，加快傳統(tǒng)技術從經驗向科學化轉化的進程。加速人才培養(yǎng)，提升技術創(chuàng)新能力，提高沖壓技術隊伍的整體素質和生產企業(yè)的競爭力。沖壓成形技術的發(fā)展趨勢一、進入 90 年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求。 二、沖壓成形技術將更加科學化、數字化、可控化。科學化主要體現(xiàn)在對成形過程、產品

12、質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數值模擬技術將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。 三、注重產品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 四、對產品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產品初步設計甚至構思時起，就能

13、針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。 五、沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力。 六、重視復合化成形技術的發(fā)展。以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結構整體的方向發(fā)展。國內汽車模具生產技術發(fā)展趨勢 國內汽車模具生產技術發(fā)展趨勢當前，國內的汽車模具產業(yè)面臨

14、著前所未有的巨大生機和超速發(fā)展。這種發(fā)展 突出表現(xiàn)在以下幾個方面：首先是多元化的巨額投資。日資、臺資、歐美資等汽車模具企業(yè)大量涌現(xiàn)；民營、上市、國營改制汽車模具企業(yè)正在加緊擴建和 追加投資，而且每一個企業(yè)的投資額都高達幾千萬到幾個億；其次是汽車模具制造的關鍵加工設備——大型龍門數控加工中心成幾何級數增長，一個企業(yè)擁 有 10 臺、20 臺或 30 臺這樣的設備已不足為怪；再次是高素質人才迅速向模具 行業(yè)匯集；最后是汽車模具市場繁榮，許多