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冲压模具技术在中国汽车行业的应用

本文章发表于:同达科技(大连)有限公司 作者:编辑 时间:2017-06-19 点击: 2488
 

  冲压是汽车制造的四大工艺之一,车身的制造精度在很大程度上取决於冲压及其总成的精度。冲压技术源於大批量生产的发展和需要,尤其是汽车工业的发展,现在依然如此。 

  我国汽车冲压技术的发展现状表现在以下几个方面。 

  1. 外覆盖件自动化生产程度较高

  外覆盖件对表面质量要求高,只能依靠自动化生产。我国汽车外覆盖件的自动化生产虽然算不上是高速冲压,但是自动化程度也相当高。这主要表现在广泛采用自动化成綫冲压方面。

   成线冲压一般由4台压机组成一个完整的封闭冲压线,中间是机器人自动送料和取件,生产节拍约为10~15次/min,典型的是首台双动1630T和後续的800T压机组成。

  1.  地板、顶盖类内覆盖件采用自动或半自动化生产

  这类零件主要由批量决定其生产方式,一般采用自动化或半自动化生产。除合资公司外,本土企业最初起步基本上都是采用半自动化冲压的生产方式。

   半自动化冲压对压机提出了特定的要求。首先,压机台面要大;其次,由于成形力偏大,需要首台压机为2000T或2400T、後续压机为1000T或1250T以上。

  2.  底盘骨架件多由零部件企业制造 

  底盘骨架件多由零部件公司制造并发往主机厂。成规模的零部件公司一般有6条冲压綫,考虑到便于质量控制和主机厂生产物流管理,这类零部件公司都有焊接甚至後续的油漆或喷涂工艺,从而能够向主机厂直接提供总成部件。

     精密冲压技术发展迅速

  精密冲压技术伴随着钟表制造业的发展起源于瑞士,是汽车工业发展中的关键技术之一,在汽车的一些总成制造上有着重要应用,如门铰链总成、玻璃升降器总成等。这类零件料厚3-5mm,要求零件精度高、强度好、总成动作顺畅可靠。

  经过多年发展,精密冲压技术在我国汽车工业取得了可喜的成就,目前我国涌现一批实力雄厚的精冲企业。

 主要冲压工艺及液压成形技术的发展应用

  目前国内的主流冲压工艺还是綫性模具生产模式,至于特种成形工艺,如液压成形,我们经常听到类似的介绍和报到,但目前主要还是停留在实验室状态。

  工业中的液压成形技术主要应用在管型件成形中,国外则主要应用在很小批量的个性化汽车零件制造中。目前在覆盖件成形中,国内还尚无应用。 

  液压成形具有比较突出的优点:首先,从原理上讲,该技术是等压成形,依赖高压介质改变板料形状,板料在法向是受压的,为三向受力状态,能够较好的改善局部成形,或者说有利於成形更加复杂的覆盖件;其次,其成形原理和液体介质,改变了传统的钢-钢接触成形方式,能够有效减少板料划伤,对提高表面质量极为有利;第三,改善了传统冲压对冲压成形方向的限制;第四,一次可以成形更多工艺内容,利于减少工序和模具数量;第五,成形中的冷作硬化有利於提高制件强度。同时,从目前国外应用情况来看,其生产节拍并不慢。 

  但是,液压成形技术亦有不足之处。其应用的限制显而易见:需要外用液体介质及其相应装置;并且有必要在焊接前对零件进行後续处理;考虑到对现场作业环境的影响,不大适合大批量零件加工。

  国内汽车覆盖件模具制造存在的问题

   汽车覆盖件有内外之别,相应地也有内外覆盖件模具之分。内覆盖件的表面质量主要是回弹和扭曲问题,模具的稳定可靠主要是防止拉伤、改善制件的翘曲和变形;外覆盖件的表面质量主要是划痕、孔与边的毛刺、局部凹陷、贴合面成型质量、总成件装配後的间隙等问题,模具要求工作部分制作精良,装配精准,模具动作流畅等。

  应该说,国内已经完全具备制造一个完整的中级车车身模具的能力和技术,但模具不是批量生产,任何一套模具不管由哪家模具厂制造,最终还是由具体承担其设计制造任务的具体人员完成。我们可以在整体经验积累和标准化方面做很多工作,但因为是单件生产,所以事实上还是由个人水平决定的。

   目前国内整车厂的内覆盖件模具主要由国内完成制作,而部份关键外覆盖件模具采取外包方式。外包是基於国外的经验更为丰富,发包方在产品制造周期和质量上有更大的期待。事实上外包制作的模具也存在许多问题,但对发包方来讲,从心理上会认为国内问题更多。

  总而言之,汽车覆盖件外形尺寸大,采用成綫生产方式,使用成綫模具;中小型冲压件国外较普遍使用多工位级进模具,效率很高。随着国内汽车工业的不断发展,中国的汽车模具工业也在不断进步,国外汽车模具厂的竞争优势也将日渐被削弱,大家最终会越来越认同国内模具。

  汽车冲压模具设计期待提高CAD/CAE系统集成技术

   谈汽车冲压技术,就不能忽视汽车冲压模具的设计。

  目前市场上通用的CAD/CAE系统较之10年前有了很大变化,以前都是比较通用化的系统,目前都针对模具制造实际作了很多适应性的开发或转化,这无疑是巨大的进步。

  现在市场上比较典型的一些CAD/CAE系统功能十分强大,但是在实际应用中,由于环境的变化,总是难以达到预期的效果,或者说存在少许不尽如人意的地方。从长远来说,从降成本和服务的角度看,若有功能强大的国产CAD/CAM系统就更好。

  从长远看,CAD/CAE的集成将成为一种需求或趋势,事实上现在也有很多这样的尝试,但从应用效果看还不是十分理想。

  CAD/CAE系统开发者有必要对覆盖件模具的设计思路作一些特别的细致的梳理、分析和特徵化处理,然後再从软件系统的角度找到一个结合点。在此方面做的比较出色的是Thinkdesign系统,该系统能够在回弹处理上很好地实现工程师的意图。

  软件系统间的集成总是在不断地向前推进,物理上的网络化处理已经没有什麽问题,现在一些模具厂已经实现PDM环境下的CAD/CAM集成。但从系统开发和模具厂工业应用的二者关系的角度看,没有工业应用就没有较为成熟的经验可供借鉴,模具厂要应用就需要投资,而投资需要收益。同时,人才的培养也是一个不容回避的问题。

    汽车冲压模具制造对机床和刀具的要求

  1. 对机床设备的要求

  汽车冲压模具制造对设备的要求,主要体现在稳定性和可靠性方面。

    笔者最近去一家模具企业,该企业人员在谈到其几台设备和刚装好的一台加工中心的使用情况时表示,设备的精度保持非常重要。同时,该人员指出,现在的设备越来越依赖设备安装人员的技能和职业素养,设备安装人员一定要把设备安装好、调试到最佳状态,在对操作人员进行培训时要务必强调设备的使用和保养的要点及其带来的结果。

 模具制造企业对花巨资购买的设备抱有很大的期望,这就需要各方努力以实现其预定的目标,实现共赢与和谐。若设备厂家能够定期回访用户和上门服务,甚至进行一些大修服务和改造等,就更好。

  2. 对刀具的要求  

    对刀具的要求,笔者曾经谈到过,主要有以下几点:

  ①质量。质量是前提,而且对质量的要求是没有止境的。总使用寿命和一次刃磨寿命是其衡量指标。

  ②价格。越是在充分竞争的领域,价格的作用就显得越大。性价比是其衡量指标。 

  ③ 研发能力。新品的推出能力至少包含两个方面:一是对客户需求的反应能力,用户害怕刀具供应商漠视其需求,如客户暂不需要的产品供应商却大力推荐,客户需要的产品却又迟迟不予提供解决方案,这是令人困惑的。但现在这方面有了较大的改观,我们看到一些成熟的有针对性的解决方案;二是新品的设计制造能力,这是对供应商技术制造实力的考验。 

  当然,并不是客户的所有要求都是合理或可行的,但供应商(包括我们自己作为别人的供应商)的确有义务仔细分析客户的需求并立足现有技术水平为客户提供专业的解决方案。所以能否立足现有技术水平为客户提供专业的或有针对性的技术解决方案就成为考验供应商研发能力的一个非常重要且很现实的方面。  

  ④交货期。目前,降低库存已成为所有充分竞争行业所必须面临的课题,所以越短的交货期就显得尤为重要。贴近客户建立合理的库存就成为一个现实的解决方案,越近就能越快。刀具供应商也不例外。 

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