冲压模具技术国内外发展现状

冲压模具技术国内外发展现状

——计算机技术与冲压模具

摘要：文章首先简述了国内外模具工业的发展现状及趋势；然后具体结合计算机技术在冲压模具上的应用一点简述了国内外冲压模具技术的发展现状以及将来的发展趋势。关键词：冲压模具计算机技术应用

引言

冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法和生产制造技术。根据文献记载和考古文物证明，我国古代的冲压加工技术走在世界之前，对人类早期文明社会的进步发挥了重要的作用，作出重要贡献[1]。

利用冲压机械和冲压模具进行的现代冲压加工技术，已有近二百年的发展历史。1839年英国成立了Schubler公司，这是早期颇具规模的、现今也是世界上最先进的冲压公司之一[2] 从学科角度上看，到本世纪10年代，冲压加工技术已经从一种从属于机械加工或压力加工艺的地位，发展成为了一门具有自己理论基础的应用技术科学[3]。俄罗斯（从前苏联时期开始）就有各类冲压技术学校。日本也有冲压工学之说。中国也有冲工艺学、薄板成形理论方面的教材及专著。可以认为这一学科现已形成了比较完整的知识结构系统。

冲压技术中冲压模具是制造业的重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝王”、“进入富裕社会的原动力”[4]等等。国内也将模具工业称为“永不衰亡的工业”、“点铁成金的行业”、“无与伦比的效益放大器”[5] 等等。现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。就工程制造而言，进入80、90年代，由于世界各国经济的高速发展和国民生活水准的大大提高，人们对汽车、家用电器、住宅等的需求与日俱增，促进了冲压技术的快速发展，同时也就对模具技术提出了更高的要求。且由于电子计算机技术的广泛而有效的应用，不仅促进了冲压技术的理论深入发展，而且使冲压机械、模具及操作的自动化程度等，都达到了一个更高的阶段。由此我们不难看出，计算机技术在当今模具设计制造中起着尤为关键的作用。现今，冲压加工技术已发展成为了一种先进制造技术。当然，冲压技术(分为分离加工和成形加工两大类)无论从理论上或实践上仍会不断向前发展。

1、国内外模具工业的发展与现状

国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在[6]：（1）充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；（2）高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市场竞争力；（3）快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；（4）从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产；（5）模具产品专业化，市场定位准确；（6）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；（7）工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。

中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方。因此一直发展缓慢[7]

。1984年成立了中国模具工业协会，1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约6 000家。总产值约30亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具产业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。20世纪90年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD／CAM技术。国家科

委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具CAD／CAM软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得显著效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的CAD／CAE 系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到了良好的效果。

2、国内外冲压模具技术和材料应用的现状与发展趋势

模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。然而，与国际先进水平相比，中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大、交货周期长等方面，模具寿命也只有国际先进水平的50％左右，大型、精密、技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具，每年都需要花费大量资金进口。

2.1 计算机技术与冲压模具行业

随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工程(CAE)。在计算机辅助设计方面。如今的国内冲压模具企业大部分甩掉了传统的绘图板，摒弃了落后的手工绘图方式。使用最多的是由美国Autodesk公司出品的AutoCAD软件，有些企业还在AutoCAD平台上进行了二次开发(加深圳某台资公司在AutoCAD R13基础上进行专项开发，形成了由十二块模板组成的系列冲压模具)，形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模CAD软件；也有许多企业使用国产的AutoCAD产品(如开目CAD、CAXA等等)。在实际中，充分运用计算机技术发展模具设计、制造将会给企业带来莫大益处。用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。如汽车行业中，外形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也都在不断推动模具工业的发展。文献[8]中作者认为：在模具设计中标准件和简化符号的运用是提高模具设计效率的重要手段。CAD系统开发的重要内容之一是标准件库的建立。为此作者利用CAD技术开发了冲压模具二维三维标准件图库。利用图库可以高效准确地生成几千个不同类型不同规格模具标准件的二维图符和三维实体图其二维图符功能将给模具的设计工作带来极大的便利提高绘图效率三维实体建模功能不仅有助于模具设计人员直观的观察模具结构还可以将生成的零件三维实体转换到其它的三维CAD / CAM软件中生成数控加工的NC代码用于数控加工同时也方便现代企业内部的数据管理与传输。文献[9]中，作者针对冲压模具设计中使用大量标准件的特点，在CA TIA V5基础上，使用参数化设计方法对标准件建模，建立了标准件库，有效提高了冲压模具设计的效率。文献[10]中：作者以冲压模具设计系统的开发为目的，详细介绍了利用Pro/E提供的开发工具Pro/ Toolkit,在Visual CH 6．0上进行编译。从系统菜单、用户对话框的开发、参数化程序的设计，实现了弹出对话框方式的冲压模具标准件的参数化驱动，进一步扩展了Pro／E二次开发的功能。开发的系统由冲压模具设计、冲压过程模拟、冲压模加工模拟几个模块组成，为设计者提供设计理论和知识的支持。应用开发的冲压模具设计标准系统，可以规范模具设计标准，缩短模具设计周期，提高模具设计质量。文献[11]中，作者利用UG／NX进行了盒形件的三维建模及复合冲压模设计，完成了一种带倒装拉深、整形和侧孔冲压结构的复合冲压模具。缩短了模具的设计和制造周期。该模具可使拉深、底面四角整形、冲底面四个四方孔、翻边、冲侧孔五道工序集于一套模具，使操作方便。节省工时，提高劳动生产率。文献[12-13]中，作者认为：模块化设计技术可以缩短产品的设计与制造周