2018年模具和金属结构件行业技术水平和技术特点分析

1、模具行业技术水平和技术特点分析

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模具行业主要涉及到模具设计技术、模具制造技术、材料成型技术、生产管 理技术等。技术、经验水平不同的企业设计、制造出的模具在型面复杂程度、可 靠性、精度和设计周期等方面存在较大的差异。
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压件）的一种压力加工方法。 冲压所使用的模具称为冲压模具，是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲 压件的专用工具。冲压模具成型作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以 生产各种板料零件,具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精 度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列特点，特别适合于大批量 生产，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、 航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。
近年来我国冲压模具行业的技术水平有较大提升。高强度板的成型技术已经 非常成熟，其精度普遍可以控制在+/-0.4mm 内，从而满足自动化焊接、组装需 求；在自动化方面，已实现连续冲压和机械手传送冲压，其冲压速度可达15-30 冲次/每分钟；在开发阶段，普遍引进有限元分析技术，通过计算机模拟并结合 经验数据能准确的预测材料的流动、回弹、开裂、起皱等状况，从而将开发周期 缩短到4-8 个月。未来的模具技术主要向新材料成型技术方向发展，掌握新材料 的成型性能和方法，将使我国与发达国家处于同一技术水平。
2、金属结构件行业技术水平和技术特点分析

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（1）金属成型技术
金属成型技术是现代制造技术之一，其过程为通过对毛坯原材料施加外力， 使其向零件形状方向变化。成型技术其核心在于使产品趋于精密化，精密化包括 两方面内容：一是零件外形的精密化，即零件外形尺寸公差越小越精密；二是零 件内部成分组织性能的精密化，向“近无缺陷”方向发展，包括成分准确均匀， 组织细密，消除内部缺陷。
当前主要金属成型技术包括：
①冷冲压成型
冷冲压成型是在常温下，利用冲压模在压力机上对板料施加压力，使其产生 塑性变形或分离从而获得所需形状和尺寸的零件的一种压力加工方法。该方式具 有生产效率快，开发周期短，零件精密度高等特点，是当前制造业中应用最广泛 的金属成型技术。
②热冲压成型
热冲压成型是一种针对高强度材料的零件加工方式，先将坯料加热至一定温 度，然后用冲压机在相应的模具内进行冲压并保压淬火，以得到所需外形并同时实现金属材料相变的一种材料成型方法。对于广泛用于高档汽车车身的高强度钢 板，采用普通的冷冲压方式，冲压过程中的开裂、起皱等缺陷，以及最终成型零 件的回弹以及模具的磨损等问题都难以解决。而热冲压则能较好地改善冲压成型 性，减少零件回弹、保证零件尺寸精度；同时还能改善零件的力学性能，提高零 件强度和零件表面硬度、抗凹性和耐腐蚀性。
③压铸成型
压铸是一种利用高压将金属熔液压入形状复杂的金属模具内的一种精密铸 造法，压铸铸造设备和模具造价高昂，因此只适用批量化制造生产。由于生产过 程需要高温将金属熔化，成型后需要将零件转移到冷室，所以这种工艺最大缺点 是循环时间较长。同时由于金属冷却后存在变形状况，对于超精密零件，后期还 需通过机加工达到精度需求。
④锻造成型
锻造成型是一种利用锻压机械对金属坏料施加压力，使用产生塑性变形以获 得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻造能消除金属在冶炼 过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属 流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件，机械中负载高、工作条件严峻 的重要零件多采用锻件。
⑤3D 打印技术
3D 打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材 料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D 打印技术目前在金属加工领域 还不成熟，主要由于可打印材料的稀缺和昂贵限制，另外由于金属件在打印完成 后，在很多情况下还需要热处理来增加零件的强度，存在强度较低和变形大的缺 点。目前3D 打印技术主要用于模型的制造。
（2）冲压成型技术的发展趋势
随着市场需求的发展，当前冲压件将朝成本更低、交期更短、精密程度更高 方向发展；同时为解决汽车轻量化问题，新型定制材料、超高强度板、复合型铝 材将大规模应用于车身各个部位。此外，为降低汽车制造成本，减少零件数量， 零部件的集成化程度不断提升，从而使成型过程更复杂。为应对市场需求的变化， 未来金属冲压成型技术将朝以下几个方向发展：
①冲压成型技术将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成型过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成型过程的模拟技术将在实用 化方面取得广泛应用，并与数字化制造系统很好地集成。人工智能模拟技术、智 能化控制将可以在设计阶段完成复杂形状零件成型过程，规避成型过程中的缺陷, 从而减少模具调试次数,实现产品的复杂化。也就是说冲压成型技术将主要是朝 智能成型模拟、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在 于大力推广CAD/CAE/CAM 技术的应用，形成特有的经验数据并持续提高效率 及准确率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。
②随着市场需求的不断增加，汽车冲压件规模化生产应运而生，这使得成型 技术朝自动化方向发展，自动化生产要求模具寿命更长，生产效率更高。
③产品可制造性和成型工艺的快速分析与评估能力将有较大发展，以便从产 品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成型性及所需性能的保证度作出快 速分析评估。
④冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量、多品种混流生 产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应 能力。
⑤企业将重视复合化成型技术的发展，成型技术将集合各类铆接、攻牙、组 装等工序形成一体，并通过各监控设备，实行定制化流水线式自动化生产。