我国冲压模具企业技术现状及发展趋势

一、近况

改革开放以来,跟着国民经济的高速成长,市场对模具的需求量赓续增长。近年来,模具工业一向以15%旁边的增长快率快速成长,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变更,除了国有专业模具厂外,集体、合股、独资和私营也获得了快速成长。浙江宁波和黄岩地域的“模具之乡”;广东一些大年夜团体公司和敏捷突起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等团体纷纭树立了本身的模具制造中间;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

跟着与国际接轨的脚步赓续加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越熟悉到产品质量、成本和新产品的开辟才能的重要性。而模具制造是全体链条中最基本的要素之一,模具制造技能现已成为衡量一个国度制功课程度高低的重要标志,并在很洪程度上决定企业的生计空间。

近年很多模具企业加大年夜了用于技巧进步的投资力度,将技巧进步视为企业成长的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开端应用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个体厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技巧已取得很大年夜进步,春风汽车公司模具厂、一汽模具中间等模具厂家已能临蓐部分轿车覆盖件模具。此外,很多研究机构和大年夜专院校开展模具技巧的研究和开辟。经由多年的尽力,在模具CAD/CAE/CAM技能方面取得了明显进步;在进步模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了进献。

例如,吉林大学汽车覆盖件成型技巧所自力研制的汽车覆盖件冲压成型剖析KMAS软件,华中理工大学模具技能国度重点实验室开辟的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大年夜学模具CAD国度工程研究中间开辟的冷冲模和精冲研究中心开辟的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

固然中国模具工业在以前十多年中取得了令人凝视的成长,但很多方面与工业蓬勃国度比拟仍有较大年夜的差距。例如,周详加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技能的普及率不高;很多先辈的模具技能应用不敷普遍等等,致使相当一部分大型、周详、复杂和长命命模具依附进口。

二、将来冲压模具制造技能成长趋势

模具技能的成长应当为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价钱低”的请求干事。达到这一请求急需成长如下几项:

(1)周全推广CAD/CAM/CAE技能模具CAD/CAM/CAE技能是模具设计制造的成长倾向。跟着微机软件的成长和进步,普及CAD/CAM/CAE技能的前提已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技能培训和技巧干事的力度;进一步扩展CAE技巧的应用规模。计算机和收集的成长正使CAD/CAM/CAE技能跨地域、跨企业、跨院所地在全体行业中推广成为可能,实现技巧资本的从新整合,使虚拟制造成为可能。

(2)高速铣削加工国外近年来成长的高速铣削加工,大幅度进步了加工效力,并可获得极高的外面光洁度。其余,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等长处。高速铣削加工技巧的成长,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。今朝它已向更高的敏捷化、智能化、集成化偏向成长。

(3)模具扫描及数字化体系高速扫描机和模具扫描体系供给了从模型或什物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描体系,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、主动生成各类不合数控体系的加工轨范、不合格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描体系已在汽车、摩托车、家电等行业获得成功应用,信任在“十五”时期将施展更大的浸染。

(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技能也称为电火花创成加工技能,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技能,它是有高速扭转的简略的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),是以不再须要制造庞杂的成型电极,这显然是电火花成形加工范畴的重大成长。国外已有应用这种技能的机床在模具加工中应用。估计这一技能将获得成长。

(5)进步模具尺度化程度我国模具尺度化程度正在赓续进步,估计今朝我国模具尺度件应用覆盖率已达到30%旁边。国外蓬勃国度一般为80%旁边。

(6)优质材料及前辈外面处置技巧选用优质钢材和应用响应的表面处置技能来进步模具的寿命就显得十分须要。模具热处置和表面处置是否能充分施展模具钢材料机能的症结环节。模具热处置的成长倾向是采取真空热处置。模具外面处置除完善应成长工艺前辈的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技巧。

(7)模具研磨抛光将主动化、智能化模具外面的质量对模具应用寿命、制件外不雅质量等方面均有较大年夜的影响,研究主动化、智能化的研磨与抛光办法替代现有手工操作,以进步模具外面质量是重要的成长趋势。

(8)模具主动加工体系的成长这是我国久远成长的目的。模具主动加工体系应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完全的机具、刀具数控库;有完全的数控柔性同步体系;有质量监测控制体系。

CNC镌刻机在国内的成长上从近来的一两年才有较大的成长,相干加工场和应用单位时刻以灵敏的眼光盯着厂家的动向,这也是身为雕铣机主机临蓐厂一点也不敢松懈的真正原因所在。

作为用户当然要选适合的设备,假如选型欠妥,不但不克不及赚钱反而令陷入为机械打工的苦涩局面。那么什么样的机床才是好机床?

我们认为好机床的界说是如许的:

可以或许在短期内收回投资的机床才是好机床。

数控机床的设计应用寿命一般为7年,主如果数控方面的应用寿命为准,如许花钱和挣钱的比例关系将直接影响您的生意,所以细心剖析功能进行选型是有效投资的须要前提。

在国外很早就有雕铣机的名词(CNCengravingandmillingmachine),严格地讲雕是铣的一部分,是购买镌刻机还是购买数控铣式加工中间是经常要问本身的问题。其余,还有今朝风行的高速切削机床(HSCMACHINE)。照样让我们起首搞清晰三个机型差别:

1、数控铣和加工中心用于完成较大铣削量的工件的加工设备2、数控雕铣机用于完成较小铣削量,
或软金属的加工设备3、高速切削机床用于完成中等铣削量,并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备

深入剖析上述设备的构造可以帮我们做出精确的选择

一、从机械角度

机床的机械分为两个部分,移动部分和不移动部分:工作台,滑板,十字花台等为移动部分,床座,立柱等为非移动部分

1、数控铣加工中心:

非移动部分钢性请求异常好移动部分钢性请求异常好长处:能进行重切削;错误:因为移动部分同样庞大年夜,就义了机床灵活性,对于微小的部分和快速进给力所不及。

2、数控雕铣机

非移动部分钢性请求好移动部分钢性要以灵活为前题下,尽可能的轻一些,同时坚持必定的钢性。长处:可进行比较微小的加工,加工精度高。对于软金属可进行高速加工;错误:因为钢性差所以不可能进行重切削。

3、高速切削机床

非移动部分钢性请求异常好移动部分钢性请求对比好,并且尽可能的轻巧。长处:能进行中小量的切削(例一般φ10的平底刀,对于45号钢(300)深切深度以0.75为好);错误:精确应用下能施展高效,低成本,使打磨量变为少少。不精确应用,立时就会使刀具的废品聚积如山。

如何从机械上做到上面又轻、刚性又好抵触的请求,症结在于机械构造上的工夫。

1、床体采取高低筋合营的网状架构,有的直接采取蜂巢的相接的内六角网状构造2、超宽的立柱和横梁,大年夜家知道龙门式的构造因为其极好的对称性和极佳的钢性被高速切削设备厂家不停做为首选构造。3、对于移动部分有与数控铣明显的不合之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离,以战胜不良力矩的问题。4、从材料上讲一般采取了米汉那铸铁,也就是孕育铸铁,在浇注铁水时加入必定比例的硅(Si)从而转变了铁的内部构造,使之加倍耐冲压,刚性上有明显进步。5、机床的刚性重要用于战胜移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击,所以导轨、丝杆请求粗一些,以及增强连接部分刚性

二、从数控角度剖析

1、数控铣加工中间对数控体系请求速度一般,主轴转速0~8000RPM旁边2、雕铣机请求高速的数控体系,主轴转速3000~30000RPM旁边3、高速切削机床请求高速的数控体系以及极好的伺服电机特点,主轴转速1500~30000RPM旁边

三、编程软件上剖析

从软件的角度上讲,数控铣加工中心,高速切削机床雕铣机都可以应用尺度的CAD/CAM软件如:MasterCamCimatronPEUG等。

铣床常日认为Cimatron刀路较好一点,新版的软件充分讲求到刀具的时时刻刻的切削量的均匀性,尤其是刀进入走出工作的一刻的速度和圆滑性,以及在拐点的跟随差算法问题(followingError),使结果和设计图形更加贴进,CAD部分刚大批采取直不雅不雅的三维实体造型如Solidworks等再经由过程IGS等转入CAM软件进行加工。

不外不消担忧,CAD/CAM的成长速度远胜于机床的CNC的成长速度。

镌刻加工因其刀具的特别性的有相当的微小的角度控制,用TYPE3为好。

四、–刀库主动换刀和全主动对刀请求

加工中心是一个体面的名词,但我认为对刀库的请求必定要联合实际。

加工中心是为了完成多种工序于主动状况的数控设备,主如果对于一些固定的大年夜批量的临蓐功课,如果我们加工一个很多孔、牙的箱体,并且要天天做差不多的(一批量最小2百个以上)那就必定选加工中心,对于模具行业和小批量临蓐单位万万不要动不动就上加工中间,因为见过太多的厂家买加工中间,当数控铣来应用,应用刀库对数控体系的成本上来讲很简单,但主轴和刀库、空压机以及各种刀柄等会增长成本,所以对于一台设备的差价大于10万元国民币,并且编程人员要头脑苏醒。不然悲剧就会发生,问题也相对增多了不少。效力上若何,对于临蓐量同一品种不到一、二百个的工件尽量不要应用加工中心,效力太低。

有什么好办法进步效力,不应用刀库,又不会造成工资的换刀误差,只有全主动对刀体系,刀往上一装,一个按钮,机床主动对刀,直接加工,误差在0.001~.0003μm内,与主动换时光来比,慢不了一点效力。假如是加工中间又无主动对刀装配机床与不带刀库,然则主动对刀的机床比拟,实践中的效力后者远高于前者。又好请您留意主动对刀仪的最好品牌的价钱如(Marposs)不外一万元旁边,并且不太可能破坏,如斯剖析对于劳动力大把的国内模具加工,以及小批量工业零件的加工假如充分斟酌资金的应用价值必定不应采取加工中心设备,其余,国内厂家的刀库基本上还很多问题。进口的也相当贵。(BT40的10把刀库不会低于10万国民币)。

五、高速切削设备的看法

精明的加工商必定会大年夜量时光斟酌机床的准备时光和人员的工资身分所造成的损失踪,我们永远记住不消在这方面提示他们。而我们该做的是若何从机床的加工时光上来给他们更高的加工效力,以及进可能的下降他们的打磨时光。乃至零打磨。高速切削设备的闪亮登场是让加工商隆然心动的事件。先不要考虑其昂贵的造价(150万阁下),单从应用上讲我认为必定是那句老话:它对有些人来讲是一块喷鼻香的肉,对其余一些人来讲是剧毒的毒药,日本人以及欧洲人不遗余力的宣扬高速切削的好处而让人采取他们的设备。当然有些不实用的做法。在数控机床行业8年内实战经验告诉我他们的成本应在60~70万阁下。如此之高的利润率是让我看到了他们的本质。国内的数控机床的毛利应为(30~40%)之间。这是合理的,正直的利润。假如您愿意保护他们高利润我想在相同时光就弗成能挣更多的钱。更要考虑到售后干事等等。我不敢信任他们的干事可以在1~2天内解决所有的问题。因为我们现有的科技还不克不及实现”大众固体传真”。

从振兴平易近族工业的角度上看应当支持国内机床厂的成长。高速切削的实质是把刀具的行走的长度在短时光内走完。大年夜家知道

距离=速度×时光

刀具的说明已经固定国切削的方法决定长了就意味着无利可图进步速度就等于把时光缩短。

高速切削因当前的机床本身的主轴和采取的刀具的限制决定了它弗成能是必定好,今朝国外通用的做法是第一台设备不采取高速切削,而第二台或第三台则可考虑这种设备。

成功的做法规如:

1台仿形铣把大部分切削量完成(重切削)而剩于2~3mm的加工余量,把残剩的切削量在高速机床上快速完成,如许做有很多好处:

1)重切削机床很多,加工费很低2)加工量大,精度请求不高极易达到3)刀具廉价4)转入高速切削后,因为加工对象已接近成形,所以第一刀的切削量很均匀5)成形快速精确6)免太多打磨,合营尺寸精确7)刀具虽贵,但时光短,切削量不大年夜,机能价钱比率很好8)很多细微之处,如小角度导度等,过细加工一次完成而不消电火花帮快,9)极好的表面光洁度(镜面后果)

如斯看来,设备的调和本是取胜之道,因为它的残剩量有2~3个mm所以在工作台上XY上做两个校准G54的档板就完成工件装夹的问题,而对于切削量不大的工件则直接在高速机床完成了。

六、还有一个问题要谈论是主轴的问题

对于数控铣和加工中心因为请求低转速大扭据,所以必定须要主轴变速箱来的减速比来提升扭力的转速低而精度差是弗成避免的,所以不大年夜可能用小半径刀具。对于雕铣机来说要主轴工作在2~3万RPM才可工作,反转展转精度一般2个μ旁边,不然断刀现象全很严重,所以必定要用电主轴,即电机和主轴是一体的。对于高速切削设备来讲,请求内藏式电主轴,并且在低转速时也要用必定的扭矩要有油水冷却机来保持主轴工作温度恒定主轴功率要在7.5~8KW以上,转速要跨越25000RPM。