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数控机床是汽车模具关键

作者:Zero | 分类:模具 | 标签: 数控机床 汽车模具

 

 制约模具制造技术的根源是加工模具的高端多轴联动数控机床。中国模具行业产值超过1.8万亿元,以平均17%的速度增长,高于中国GDP的平均增值一倍多。汽车行业作为模具行业的主要应用下游之一,中国约有1/3模具产品为汽车行业服务,中国模协秘书长汽车车身装备委员会武兵书说。

模具是汽车工业的基础工艺装备,在汽车生产中90%以上的零部件都需要依靠模具成形。制造一辆普通轿车需1500套模具,其中冲压模具占1000余套。在新车型的开发中,90%的工作量都是围绕车身型面的改变而进行的。在新车型的开发费用中,约有60%用于车身和冲压工艺及装备的开发。在整车制造成本中约40%为车身冲压件及其装配的费用。

未来模具服务于汽车制造业的比重将不断上升。按汽车模具占模具行业约1/3的市场份额测算,2014年汽车模具市场规模达到6000亿元。

我国重点骨干模具企业达到近110家,其中,冲压模具约占37%,这些数据有力地证明了我国已经成为汽车模具制造大国的事实,国际模协秘书长罗百辉如是说。

汽车生产中90%以上的零部件需要依靠模具成形,在美国、日本等汽车制造业发达国家,模具产业超过40%的产品是汽车模具,而在我国仅有1/3的模具产品是为汽车制造业服务的。

据中国汽车工业协会统计的数据预测,2015年中国汽车产能达到3400万辆,如此庞大的市场需求将为中国的汽车模具产业带来无限的商机。我国模具行业要向集约型路线发展,走集约型发展路线,务必要向“低投入、高产出”的经营目标而努力,这需要模具企业从多个方面着手进行变革。

国内的汽车模具产业发展非常迅猛,汽车模具的制造企业也已经具备了相当的规模和数量。业内人士分析,模具生产依然处于低端的重复建设中,高端模具产品还有很大的缺口。而随着国内汽车产业不断向高端发展,对所需的模具要求也越来越高,而目前我国高端模具的开发设计与制造能力,还远不能完全满足我国汽车产业的需求,高端模具仍需大量进口。

所以说要解决高端模具依赖进口这一难题,首先就要提高我国模具的制造水平。而提高我国模具的制造水平必须从研制及制造一些高端的模具开始。

专家表示,制约模具制造技术的根源,就是加工模具的高端多轴联动数控机床。要不断努力,争取研制出具备高速、复合、智能、环保等功能的高端多轴联动数控机床,才能促进国内汽车模具产业不断迈向高端。

三维设计

模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容,是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。

日本丰田、美国通用等公司已实现了模具的三维设计,并取得了良好的应用效果。模具三维设计除了有利于实现集成化制造外,优点就是便于干涉检查,可进行运动干涉分析,解决了二维设计中的一个难题。

近年来,随着计算机软件和硬件的快速发展,冲压成形过程的模拟技术发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家,CAE技术已成为模具设计制造过程的必要环节,广泛用于预测成形缺陷,优化冲压工艺与模具结构,提高了模具设计的可靠性,减少了试模时间。国内许多汽车模具企业在CAE的应用中也取得了显著进步,获得了良好的效果。CAE技术的应用可大大节省试模的成本,缩短冲压模具的开发周期,已成为保证模具质量的重要手段。CAE技术正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。

近年来得到迅速发展的数字化模具技术,是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。所谓数字化模具技术,就是计算机技术或计算机辅助技术在模具设计制造过程中的应用。

先进的加工技术与装备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工,由中低速加工发展到高速加工,加工自动化技术发展十分迅速。高强度钢板冲压技术是未来发展方向。高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性,在汽车上的使用量不断增加。

目前,在汽车冲压件上使用的高强度钢主要有烤漆硬化钢、双相钢、相变诱导塑性钢等。国际超轻车身项预计2010年推出的先进概念车型中97%的材料为高强度钢,先进高强度钢板在整车用材的比重将超过60%,而其中双相钢的比例将占车用钢板的74%。

现在大量采用的以IF钢为主的软钢系列将被高强度钢板系列替代,高强度低合金钢将被双相钢和超高强度钢板替代。目前,国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件,所用材料的抗拉强度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高强度钢板冲压技术,是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。

适时推出新型模具

随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展,级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。形状复杂的冲压件,特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件,越来越多地采用级进模成形。级进模是一种高新技术模具产品,技术难度大,制造精度要求高,生产周期长。多工位级进模将是我国重点发展的模具产品之一。

模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来,除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外,国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料,是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性,焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好,而且成本比合金铸铁低,因此在汽车冲压模具中应用较多。

模具精细化制造,是对模具的开发过程和制造结果而言的,具体地表现为冲压工艺和模具结构设计的合理化、模具加工的高精度、模具产品的高可靠性和技术管理的严密性。模具精细化制造其实并不是一项单一的技术,而是设计、加工和管理技术的综合反映。模具精细化制造的实现除了靠技术上精益求精,还要靠严密的管理来保障

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