五金沖壓是靠沖床和沖壓模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產(chǎn)生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的工件(五金沖壓件)的成形加工方法。五金沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工),合稱鍛壓。五金沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。
全世界的鋼材中,有60~70%是板材,其中大部分是經(jīng)過五金沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片,鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是五金沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中,也有大量五金沖壓件。
五金沖壓件與鑄件、鍛件相比,具有薄、勻、輕、強的特點。五金沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件,以提高其剛性。由于采用沖壓模具,工件精度可達微米級,且重復(fù)、規(guī)格一致,可以五金沖壓出孔窩、凸臺等。
冷五金沖壓件一般不再經(jīng)切削加工,或僅需要少量的切削加工。熱五金沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷五金沖壓件,但仍優(yōu)于鑄件、鍛件,切削加工量少。
五金沖壓是 的生產(chǎn)方法,采用復(fù)合模,尤其是多工位級進模,可在一臺沖床上完成多道五金沖壓工序,實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn),勞動條件好,生產(chǎn)成本低,一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。
五金沖壓工藝的種類:
五金沖壓主要是按工藝分類,可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁,其目的是使五金沖壓件沿輪廓線從板料上分離,同時分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的五金沖壓工藝。
五金沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對五金沖壓成品的質(zhì)量影響很大,要求五金沖壓材料厚度 、均勻;表面光潔,、無疤、無擦傷、無表面裂紋等;屈服強度均勻,無明顯方向性;均勻延伸率高;屈強比低;加工硬化性低。
在實際生產(chǎn)中,常用與五金沖壓過程近似的工藝性試驗,如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的五金沖壓性能,以成品質(zhì)量和高的合格率。
沖壓模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響五金沖壓件的成形和精度。沖壓模具制造成本和壽命則是影響五金沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。沖壓模具設(shè)計和制造需要較多的時間,這就延長了新五金沖壓件的生產(chǎn)準備時間。
模座、模架、導(dǎo)向件的標準化和發(fā)展簡易沖壓模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn)),以及研制換模裝置,可減少五金沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間,能使適用于減少五金沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間,能使適用于大批量生產(chǎn)的五金沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
五金沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外,一般都采用機械沖床。以現(xiàn)代高速多工位機械沖床為,配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及沖壓模具庫和換模裝置,并利用計算機程序控制,可組成高生產(chǎn)率的自動五金沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件五金沖壓件的情況下,在短暫時間內(nèi)完成送料、五金沖壓、出件、排廢料等工序,常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此,五金沖壓中的 生產(chǎn)是一個非常重要的問題。
發(fā)展遇阻五金沖壓成形業(yè)尋求突破:
據(jù)統(tǒng)計,2003年我國生產(chǎn)汽車五金沖壓件約240萬噸/8億件,摩托車五金沖壓件約28萬噸/19億件,拖拉機、農(nóng)用車五金沖壓件約96萬噸/7.1億件,家用空調(diào)和冰箱五金沖壓件100萬噸/12.8億件。業(yè)內(nèi)專家預(yù)計,隨著五金沖壓成形行業(yè) 大用戶市場--汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展,中國五金沖壓行業(yè)已迎來了一個發(fā)展機遇期,但能否抓住機遇獲得新的 快的發(fā)展,專家指出,前進的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。
阻力一:機械化、自動化程度低
美國680條五金沖壓線中有70%為多工位沖床,日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位沖床,而這種代表當今 水平的大型多工位沖床在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多;中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后,耗能耗材高,環(huán)境污染嚴重;封頭成形設(shè)備簡陋,手工操作比重大;精沖機價格昂貴,是普通沖床的5~10倍,多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用;液壓成形,尤其是內(nèi)高壓成形,設(shè)備投資大,國內(nèi)難以起步。
突破點:加速技術(shù)改造
要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面,結(jié)合具體情況,采取新工藝,提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件五金沖壓應(yīng)向單機連線自動化、機器人五金沖壓生產(chǎn)線,特別是大型多工位沖床方向發(fā)展。爭取加大投資力度,加速五金沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造,使盡早達到當今 水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備,使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。
阻力二:生產(chǎn)集中度低
許多汽車集團大而全,形成封閉內(nèi)部配套,導(dǎo)致各企業(yè)的五金沖壓件種類多,生產(chǎn)集中度低,規(guī)模小,易造成低水平的重復(fù)建設(shè),難以滿足化分工生產(chǎn),市場競爭力弱;摩托車五金沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭,處于“優(yōu)而不勝,劣而不汰”的狀態(tài);封頭制造企業(yè)小而散,集中度僅39.2%。
突破點:走化道路
改變目前“大而全”、“散亂差”的格局,盡快從汽車集團中把五金沖壓零部件分離出來,按五金沖壓件的大、中、小分門別類,成立幾個大型的五金沖壓零部件制造供應(yīng)及幾十個小而專的零部件工廠。通過化道路,才能把五金沖壓零部件做大做強,成為 上有競爭 的五金沖壓零部件供應(yīng)商。
阻力三:五金沖壓板材自給率不足,品種規(guī)格不配套
目前,我國汽車薄板只能滿足60%左右,而 轎車用鋼板,如板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴。
突破點:用材應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展
汽車用鋼板的品種應(yīng) 趨向合理,朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展,并五金沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料,擴大應(yīng)用已勢在心行。
阻力四:科技成果轉(zhuǎn)化慢工藝推廣慢
在我國,許多五金沖壓起步并不晚,有些還達到了 水平,但常常很難形成生產(chǎn)力。五金沖壓工藝應(yīng)用不多,有的僅處于試用階段,吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)費用投入少,導(dǎo)致企業(yè)對技術(shù)的掌握應(yīng)用慢,創(chuàng)新能力不足,中小企業(yè)在這方面的差距 甚。目前,國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)五金沖壓技術(shù),對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少與技術(shù)儲備。
突破點:走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路
我國與歐、美、日等相比,存在的 大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體,難以做大,成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型和產(chǎn)業(yè)化項目,以高校和單位為技術(shù)支持,企業(yè)為應(yīng)用基地,形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實體,形成既能創(chuàng)新,又能產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。
阻力五:大、精沖壓模具依賴
當前,五金沖壓沖壓模具的材料、設(shè)計、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要,而且標準化程度尚低,大約為40%~45%,而 上一般在70%左右。
突破點:提升信息化、標準化水平
用信息化技術(shù)改造沖壓模具企業(yè),發(fā)展在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù),特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國沖壓模具標準化進程,提和互換率。力爭2005年沖壓模具標準件使用覆蓋率達到60%,2010年達到70%以上基本滿足市場需求。
阻力六:人才缺乏
業(yè)內(nèi)掌握設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠遠不能滿足五金沖壓行業(yè)發(fā)展的需要,尤其是摩托車行業(yè)中具備五金沖壓知識和技術(shù)和技能的人才 為缺乏且大量外流。另外,眾多合資公司由外方進行工程設(shè)計,掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán),我方五金沖壓技術(shù)人員難以掌握五金沖壓工藝的真諦。
突破點:提高行業(yè)人員素質(zhì)
這是一項迫在眉睫的任務(wù),又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國五金沖壓行業(yè)需要大批的科技人才,大批熟悉市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家,大批掌握技術(shù)、工藝的 技能人才。要舍得花大力氣,有計劃、分層次地培養(yǎng)。
結(jié)束語:
五金沖壓成形用戶市場的迅猛發(fā)展為五金沖壓行業(yè)帶來了全新的發(fā)展機遇,雖然在五金沖壓業(yè)發(fā)展的道路上還存在著各種各樣的阻力與障礙,但我們始終相信,這些都阻擋不了五金沖壓行業(yè)前進的步伐。