冲压技术发展趋势:新工艺涌现,有限元法助力提升冲压水平

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1.3.2 冲压技术发展趋势

(1)冲压工艺

冲压技术发展的重要趋势,是研究和推广各种冲压新工艺,其目的在于提高生产率,在于提高产品质量,在于降低成本,在于扩大冲压工艺的应用范围。

近几年来,国内外开始采用有限元法,用于对复杂成形件,像汽车覆盖件的成形过程展开应力、应变分析以及计算机模拟,目的是预测某一工艺方案对于零件成形的可能性,还有可能会出现的问题,然后将结果显示出来,提供给设计人员进行修改和选择。如此一来,不仅能够节省模具试制费用,缩短新产品的试制周期,还能够逐步建立一套能够结合生产实际的先进设计方法,这既促进了冲压工艺的发展,也将促使塑性成形理论逐步完善,从而对生产实际起到切实的指导作用。

当下,国内国外出现且快速应用于生产的冲压先进行业工艺存在,精密冲压,柔性模(软模)成形存在,超塑性成形存在,无模多点成形存在,爆炸和电磁等高能成形存在,高效精密冲压技术存在,以及冷挤压技术等存在。

(2)冲模设计与制造

在冲模设计与制造上,有两种趋向应给予足够的重视。

冲模结构与精度朝着两个方向发展,一方面冲着大批量自动化生产高速、自动、精密、安全的需要,冲模朝着高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展,另一方面冲着产品更新换代迅速、市场上新要求也迅速发展着,各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。

②模具设计与制造走向现代化,计算机技术、信息技术等先进技术都在模具技术这类范畴里获得了广为的应用,这致使模具设计处于那种趋向,制造水平产生了深刻的、带来革命性的变化。

为加快产品更新换代,缩短模具设计周期,缩短模具制造周期,工业先进国家大力开展模具计算机辅助设计的研究,大力开展模具计算机辅助制造的研究,即CAD/CAM的研究,并将其应用在生产中。现在各种加工中心已全面走向数控或计算机数控化,高速铣削已全面走向数控或计算机数控化,精密磨削已全面走向数控或计算机数控化,电火花铣削加工已全 面走向数控或计算机数控化,慢走丝线切割已全面走向数控或计算机数控化,现代检测技术已全面走向数控或计算机数控化。采用这一技术,一般可以使模具设计制造效率提高2倍或提高3倍,最终实现模具CAD/CAM一体化。运用此项技术,不但能够缩减模具设计制造的周期,而且能够提升模具的质量,降低设计以及制造人员的重复性劳动,进而让设计者有机会将精力投入到创新开发当中。

冲压模具设计基础_冲模设计与制造技术_冲压工艺发展趋势

对于模具材料以及热处理,还有模具表面处理这些方面,国内国外都已展开了大量的研制工作,并且取得了很好的实际效果,冲模材料的发展方向是研发高强韧性冷作模具钢,像是65Nb、LD1、LM1、LM2等均是我国研制出来的性能相当优良的冲模材料 。

模具的标准化和专业化生产,已得到模具行业的广泛重视。

组织模具专业化生产的前提是模具标准化,提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键在于模具专业化生产,先进国家模具标准化已达到70%~80% 。

(3)冲压设备及冲压自动化

提高冲压生产技术水平的基本条件,是性能良好冲压设备。为满足大批量生产需要,低速压力机发展成高速自动压力机成为冲压设备。国外还加强研究与应用计算机控制现代化全自动冲压加工系统,抵达冲压生产高度自动化,减轻劳动强度并且提高生产效率。与高效率、高精度、长寿命的冲模相匹配的是高精度、高自动化的冲压设备;为满足新产品小批量生产的需要,冲压设备要朝着多功能、数控方向发展;投入各种使用自动化装置诸如机械手、机器人的冲压自动生产线以及高速压力机,目的是提高生产效率且符合安全生产要求 。

(4)适应产品更新换代快和生产批量小的特点

一些新的成形工艺被研发出来,如高能成形这样的,用于满足需要,产品更新换代的需要,小批量生产的需要,还有简易模具被研发出来,像软模和低熔点合金模这样的,组合模具也被研发出来,数控冲压设备和冲压柔性制造系统FMS等同样被研发出来,这样一来,冲压生产既让大批生产适合,也让小批生产适合 。

(5)冲压基本原理和改进板料性能的研究

冲压工艺方面的发展,与冲压变形基本原理的研究进展紧密相连,冲模设计方面的发展,同样和冲压变形基本原理的研究进展紧密相关,冲模制造方面的发展,也离不开冲压变形基本原理的研究进展,通过这些来提升其成形能力以及使用效果。比如说,板料冲压工艺性能的研究,冲压成形过程应力应变分析以及计算机模拟,板料变形规律的研究,依据坯料变形规律展开坯料与冲模之间相互作用的研究,在冲压变形条件下的摩擦、润滑机理方面的研究等,都为构建紧密贴合生产实际的先进冲压工艺及其模具设计方法奠定了基础。

当下,世间各个先进工业国家持续研制具备良好冲压性能的板材,借此提升模具的冲压成形能力,譬如,会去研制高强度钢板,以此用来生产汽车覆盖件,进而减轻零件重量以及提高其结构强度。