冷沖壓工藝與模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢分析

韓 光

中車齊齊哈爾車輛有限公司

1、冷沖壓技術(shù)簡介

冷沖壓即板料沖壓，其工作原理就是利用壓力機(jī)對所需的模具施壓，使之在常溫下發(fā)生物理形變，進(jìn)而得到預(yù)定的工件。

1.1 冷沖壓應(yīng)用

目前，冷沖壓的實際應(yīng)用范圍相對較廣，如金屬或非金屬板材加工等。因此，在汽車、家電、農(nóng)機(jī)等行業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域均占據(jù)著重要地位。隨著我國汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，對冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)的要求也隨之越來越高。

1.2 鐵路火車沖壓工藝性分析

09CuPCrNi是鐵路貨車常用的耐候鋼，具有良好的抗腐蝕性和較高的強(qiáng)度，但它的屈服強(qiáng)度較高(347～394MPa)，延伸率和彈性模量較小，成形性能比08F和Q235差一些，在分析和設(shè)計過程中需要充分考慮。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，貨車側(cè)門中部為淺拉深和四周起伏成形，即材料局部變形，容易產(chǎn)生拉薄，加上材料成形性能較差，容易導(dǎo)致成形部位破裂；材料流動速度和方向不一樣，工件內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，易造成板料失穩(wěn)起皺、翹曲，所以翹曲和起皺是成形工藝和模具設(shè)計時需要嚴(yán)格控制的缺陷，它們的影響因素主要有3個方面，即模具的幾何參數(shù)、潤滑條件及壓邊條件，特別是壓邊力的大小對起皺的影響最大。

2、實際應(yīng)用

就現(xiàn)階段實際情況來看，冷沖壓加工的實際范圍相對較為廣泛，例如，金屬板料、非金屬板料加工中都能夠應(yīng)用。由于其應(yīng)用范圍大，并且加工相對便捷，因此在家電、農(nóng)機(jī)、汽車等行業(yè)中占據(jù)了一定的位置，因此工業(yè)國家也對這一技術(shù)給予了足夠的重視，加之該工藝自身特點的良好，使得其在模具制造中的應(yīng)用比例在不斷擴(kuò)大。

2.1 優(yōu)點分析

首先，此種工藝能夠保證沖壓質(zhì)量以及尺寸精度，對于很多工藝難度較大形狀相對復(fù)雜的零件也能進(jìn)行沖壓。同時使用冷沖壓工藝能夠進(jìn)行高效生產(chǎn)，保證其生產(chǎn)水平的高效性。其次，還能保證沖壓材料利用的合理性以及高效性，一般情況下材料使用率能夠在80%以上，甚至可以達(dá)到無廢料出現(xiàn)的情況，即使剩余部分材料也可以被用到其他方面上。再次，還能夠有效實現(xiàn)機(jī)械化以及自動化生產(chǎn)的目的，這是因為沖壓加工中多使用的大多是條料或者是帶料，使用冷態(tài)加工就能夠滿足實際需求，而這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)加工自動化以及機(jī)械化的目的。最后，冷沖壓工藝實際生產(chǎn)效率水平較高，對于汽車覆蓋件等能夠在每分鐘生產(chǎn)數(shù)件，甚至能夠達(dá)到成百上千件。

2.2 缺點分析

雖然冷沖壓工藝具備一定的優(yōu)勢，但是其在實際應(yīng)用過程中還是存在相應(yīng)的缺點。例如，由于冷沖壓模具的制造會花費較長的時間，并且制造成本較高，因此這種工藝并不適用于單件或者是小規(guī)模部件生產(chǎn)中。此外，由于冷沖壓生產(chǎn)一般使用的是機(jī)械壓力設(shè)備，滑塊會進(jìn)行相應(yīng)往復(fù)運動，因此在進(jìn)行手動操作時，就會很容易發(fā)生安全事故，進(jìn)而對操作人員自身安全造成威脅。

3、沖壓工藝與模具制造技術(shù)的發(fā)展

在評價一個國家工業(yè)制造水平時，模具制造技術(shù)是其中一項重要的指標(biāo)。模具具有很高的技術(shù)含量和附加值，在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的進(jìn)程中，模具制造技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展，并同冷沖壓工藝一起成為教育培訓(xùn)、研究開發(fā)以及推廣和應(yīng)用的焦點。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的深入，我國的工業(yè)生產(chǎn)也迎來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國逐漸成為重要的機(jī)械加工基地，并在全球的工業(yè)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位，工業(yè)生產(chǎn)的格局已經(jīng)發(fā)生變化。如何適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)環(huán)境，并在激烈的競爭中站穩(wěn)腳跟、獲得發(fā)展，已經(jīng)成為行業(yè)人士普遍關(guān)注的話題。制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的速度隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步不斷加快，機(jī)床模具行業(yè)也不例外。企業(yè)的市場意識和競爭意識越來越強(qiáng)，以追求高質(zhì)量、低成本、短周期為目標(biāo)，并形成了上述三個要素形成的工程設(shè)計和產(chǎn)品研發(fā)的核心因素。因此，模具制造行業(yè)也必須緊跟時代的步伐，全方位多角度地投入到市場競爭中，提高設(shè)計技術(shù)、改善制造工藝、優(yōu)化生產(chǎn)模式，從而適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需求。

3.1 提高模具材料的質(zhì)量

在一副模具的價格中，材料的價格約占35%，然而，優(yōu)質(zhì)的模具鋼能夠極大地提升模具產(chǎn)品的檔次，延長模具的使用壽命，因此優(yōu)質(zhì)模具材料的使用及先進(jìn)處理技術(shù)應(yīng)得到重視。

3.2 提高高速銑削

在模具制造過程中的應(yīng)用程度目前，大多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的高速銑主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)50000-120000r/min，快速進(jìn)給速度達(dá)到40-50m/min，換刀時間1-2s，加工過程中工件的溫度變化小、基本不變形，這樣極大地提高了工作效率和產(chǎn)品性能。而我國目前模具制造過程中使用的銑削工藝基本還是每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的大力銑。相較而言，我國現(xiàn)在急需提高高速銑削在模具制造過程中的應(yīng)用程度。

3.3 提高模具研磨拋光的自動化和智能化程度

眾所周知，模具表面研磨拋光的質(zhì)量直接影響到模具的外觀和使用壽命。目前，我國的制件研磨拋光工藝仍以手工為主，不但勞動強(qiáng)度高而且質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響模具制造工藝的提升。不久前，德國成功研制出數(shù)控研磨機(jī)，可實現(xiàn)三維曲面研磨拋光的全程自動化。因此，自動化、智能化已經(jīng)成為模具研磨拋光的發(fā)展趨勢。

結(jié)束語

綜上所述，隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)模具行業(yè)也需要進(jìn)一步加快自身制造技術(shù)的完善與更新，進(jìn)而為推動我國現(xiàn)代化工業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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