精沖技術自20世紀20年代在歐洲發(fā)明以來，已經(jīng)歷了90多年的歷程，是為厚板制造領域最重要的精密塑性成形方式之一，是經(jīng)濟生產(chǎn)大批量、高質量、多功能黑色金屬和有色金屬零件的技術含量高且經(jīng)濟效益佳的方法。精沖壓力機完成一次沖壓過程，通過在專用精沖模具的加工，就會制造出一件或多件精度高、可直接用于裝配的成形零件，已經(jīng)廣泛應用于電子、計算機、電力、家電、汽車和航空等領域。據(jù)國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應商協(xié)會負責人羅百輝介紹，目前全世界已有40個國家采用精沖技術，共有精沖機約4500臺，生產(chǎn)零件約10000種。如一輛汽車(轎車)上包括變速箱撥叉、座椅及安全帶調(diào)角器、行星齒輪、剎車蹄片和鋼背等就有近100種精沖零件。
我國精沖模具技術在“十一五”期間取得了長足的進步，并在精沖工藝、材料、精沖壓力機、模架、模具和潤滑等方面取得了一系列的科研成果。截至2008年末，我國有近20個省市擁有專業(yè)精沖生產(chǎn)設備，共有精沖壓力機80多臺(不含液壓模架)，精沖從業(yè)人員超過5000人，生產(chǎn)精沖件約2000種，并已形成了若干個自主精沖模具開發(fā)示范基地。金屬材料從有色金屬沖裁擴展到黑色金屬的沖裁。低碳鋼、低合金鋼和不銹鋼的沖裁厚度達到12mm;有色金屬如鋁合金和銅合金的沖裁厚度達到l8mm;隨著模具材料和處理方法的進步以及被沖板材球化處理工藝的完善與普及，一些較硬的高碳鋼、高合金鋼以及其他低韌性的材料諸如鎳基或鈷基合金材料等也開始用于生產(chǎn)精沖零件。另外，自主開發(fā)的級進復合精沖模、傳遞模和模塊化模具在國內(nèi)精沖模具中的比例顯著提高，特別是面向汽車傳動系統(tǒng)的復雜零件的級進復合精沖模，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。針對精沖成形過程的有限元數(shù)值仿真技術、精沖模具結構優(yōu)化技術、精沖模具智能設計與知識庫技術等的研究、開發(fā)與應用，提升和充實了我國精沖模具的技術內(nèi)涵。但是，目前精沖企業(yè)普遍規(guī)模小、資源分散、生產(chǎn)效率低、人才短缺且配套不全。雖然在精沖模具開發(fā)方面具備了一定的開發(fā)能力，但在復雜精沖模具，特別是精沖復合成形模具的開發(fā)方面仍缺乏經(jīng)驗，進口模具依然占有較大比重。
近日，由濟南二機床集團承擔的國家“高檔數(shù)控機床及基礎制造裝備”科技重大專項——“大型快速高效數(shù)控全自動沖壓生產(chǎn)線”，通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的專家鑒定，主要技術性能指標達到國際先進水平。
據(jù)國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應商協(xié)會負責人羅百輝介紹，大型快速高效全自動沖壓生產(chǎn)線是集機、電、液于一體的大型沖壓設備，代表了當今國際沖壓技術的最新發(fā)展趨勢。長期以來，中國汽車行業(yè)高檔沖壓設備主要依賴從國外進口。濟南二機床集團研發(fā)的“大型快速高效數(shù)控全自動沖壓生產(chǎn)線”創(chuàng)造了每分鐘可生產(chǎn)15件汽車大型覆蓋件的新紀錄，成為目前世界最高水平的高速自動化沖壓生產(chǎn)線。
濟南二機床成功研制的這一項目依托上海通用(煙臺)東岳汽車公司42000KN全自動柔性快速沖壓生產(chǎn)線實施，首次采用同步控制連續(xù)運行生產(chǎn)模式，整線換模時間僅為3分鐘，整機主要性能指標優(yōu)于國外企業(yè)同類產(chǎn)品，是目前世界最高水平的高速自動化沖壓生產(chǎn)線，也是目前國內(nèi)汽車行業(yè)應用的功能最全、效率、性能和標準最高的沖壓生產(chǎn)線，已入選國家重大專項十大標志性工程。
我國快速高效自動沖壓技術達到國際先進水平，但精沖技術在制造業(yè)中的應用還不夠普及，模具的系統(tǒng)設計制造技術和理論、精沖相關的配套設備、精沖油、工藝與測量裝備等與國際先進水平仍存在一定差距。
1、精沖模具壽命
目前國內(nèi)外精密沖裁模具的主要差距是壽命低。先進國家精沖模具的一次刃磨壽命一般鋼板材料都在4萬次以上，模具總壽命幾十萬次以上。國內(nèi)則只有國外的50%。影響模具壽命的突出問題是模具材料和熱處理質量，目前的精沖模由于進口模具鋼的價格太貴，在產(chǎn)量不是很大的情況下，多數(shù)仍采用國產(chǎn)模具鋼。而國產(chǎn)模具鋼的材質不好，加上鍛造和熱處理等工藝控制和質量不穩(wěn)定導致整體模具壽命的差異很大。
2、精沖材料
精沖材料是精沖技術的核心要素之一，精沖要求材料材質均勻且硬度適中。為達到這一目的，精沖前都要進行球化退火，球化率要達到95%以上;而國內(nèi)的大部分材料很難達到要求，進行球化退火的球化率也只能達到50%-90%。對于模具材料來說，目前模具材料在沖切方面基本可以達到精沖要求，但對擠壓成形，模具材料的高強度和高韌性不能同時滿足要求。國產(chǎn)精沖金屬板材料的性能(化學成份及力學性能)和公差等都比進口材料差。另外，由于生產(chǎn)批量要求的材料采購量達不到鋼廠要求的“最小批量”因而不得不以高價購買或長期從國外進口原材料。這些因素導致精沖件成本上升，迫使許多企業(yè)用普通金屬板或簡易精沖來替代精沖產(chǎn)品，影響了精沖產(chǎn)品的市場發(fā)展。此外，國外先進國家精沖材料的研究已經(jīng)從普通材料向高強度精沖材料發(fā)展，抗拉強度達到9OON/mm2高硬度材料的精沖已經(jīng)成為可能。
3、精沖模具設計
為了提高生產(chǎn)效率，國際上連續(xù)精沖模已經(jīng)占主導地位，達70%以上，生產(chǎn)效率已經(jīng)高達100件/min，精沖件的質量達到百萬零缺陷。國內(nèi)目前已具備了一定的精沖模具設計開發(fā)能力。但是，目前國內(nèi)精沖行業(yè)在復雜精沖模具，特別是精沖復合成形模具的設計開發(fā)方面仍缺乏經(jīng)驗，有些企業(yè)對某些特定產(chǎn)品具備了一定的技術積累，但總體上與國外先進水平仍有較大的差距。國內(nèi)自配率不足80%，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。另外，與國外相比，國內(nèi)的模具壽命普遍較低，一般為國外的1/3。原因涉及精沖模具設計、精沖材料、精沖模具材料、精沖模具制造精度、精沖機精度、潤滑油以及精沖制造工藝的系統(tǒng)性等。
4、精沖模具的制造
精沖模的制造工藝研究國際上已經(jīng)積累了大量的專有技術，特別是百年老廠，技術積累已經(jīng)達到了專家級水平。而國內(nèi)在精沖模專有技術方面積累很少，還有很長的路要走。另外，精沖模模具表面質量對模具的工作性能和使用壽命至關重要，特別是高檔轎車驅動及變速系統(tǒng)的復雜、高精度精沖零件的模具，國內(nèi)在模具型腔的表面處理技術方面方經(jīng)開始關注，但這方面的技術與國外先進國家還有明顯的差距。
5、模具設計沖壓分析能力
國外針對精沖成形過程的有限元數(shù)值仿真技術和精沖模具受力分析仿真模擬校核技術的研究已經(jīng)達到較高水平，并已應用于精沖模具的設計校核與設計驗證、優(yōu)化模具結構等。國內(nèi)雖然部分高校和科研院所已在這方面開展了基礎研究工作，但在這些技術的應用研究方面，也存在一定的差距。
6、基礎研究隊伍方面
自精沖技術問世以來，精沖始終以其獨特的塑性成形方式吸引著學者的目光。目前部分高校和科研院所保持較全面、深入的精沖工藝與模具技術研究工作，但與國際先進水平相比仍有不小的差距。在國際上，瑞士FEINTOOL公司倡導的精沖研究大學聯(lián)盟聯(lián)合了5家科研機構，即瑞士聯(lián)邦蘇黎士理工學院虛擬制造技術研究所(ETHZurich)、德國亞琛工業(yè)大學機床研究所(RWTHAachen)、德國慕尼黑工業(yè)大學金屬成形與鑄造研究所(TUMunich)、美國俄亥俄州立大學(OSU)及中國上海交通大學，是目前國際上比較活躍的精沖技術學術研究團隊。
7、模具標準化方面
國際上常見的精沖模具相關標準是德國工程師協(xié)會標準VDI3345(Feinschneiden)。國外精沖龍頭企業(yè)，如瑞士法因圖爾(FEINTOOL)公司(VDI3345主要制定單位)在VDI3345基礎上形成了企業(yè)標準，并部分公開。目前我國主要精沖企業(yè)恨據(jù)VDI3345和瑞士法因圖爾公司企業(yè)標準制定相關標誰。為提升我國精沖模具行業(yè)的整體能力，促進行業(yè)規(guī)范發(fā)展，在綜合國際通行精沖模具標準和我國精沖模具行業(yè)發(fā)展實際的情況下，制定我國精沖模具國家或行業(yè)標準顯得尤為重要。
8、精沖設備方面
國外精沖設備與精沖技術同步發(fā)展了幾百年，特別是瑞士Finetoo1公司，一直處在精沖行業(yè)前沿，其精沖設備、技術及附屬工藝配件和精沖油等水平居世界領先。近年來，日本精沖設備也己經(jīng)逐步興起，占據(jù)了很大一部分精沖設備的中端市場，而我國在這方面幾乎還是空白。
我國未來精沖模具的發(fā)展目標是面向國內(nèi)精沖零件市場的需求，從連續(xù)精沖模設計制造入手，提升精沖模具行業(yè)規(guī)模，持續(xù)擴大制造能力，在提高復雜精沖模具自主開發(fā)能力、數(shù)字化精沖模具研究水平、精沖模具材料開發(fā)與合理應用以及精沖模具表面處理技術等方面取得明顯進步，努力提高企業(yè)的精沖模技術水平，縮小與國際先進水平的差距，使國內(nèi)精沖零件獲得較廣泛的應用。
未來產(chǎn)品和技術發(fā)展的重點及重大課題
1、復雜零件連接精沖模設計制造關鍵技術研究
復雜零件連續(xù)精沖模是精沖技術的前沿基礎技術，以此為龍頭展開研究，期望帶動我國整個精沖技術的大幅提升。以同步器齒環(huán)、離合器片以及縱向復合連續(xù)精沖工藝及模具等復雜零件連續(xù)精沖模為突破口，研究精沖模具設計制造關鍵技術，實現(xiàn)我國精沖模具技術的快速提升，盡快縮短與先進國家的差距。
模具壽命是模具材料、工藝以及配套產(chǎn)品水平的綜合反映，以精沖模具壽命為龍頭展開技術攻關，既可以解決目前國內(nèi)急需的精沖模壽命太低的問題，還可以帶動模具材料、精沖工藝以及配套工裝和其他輔助產(chǎn)品的技術發(fā)展。
3、精沖—精鍛復合工藝技術研究與開發(fā)
精沖、精鍛是并行發(fā)展的兩項先進制造技術，精沖件太厚及需要精鍛，精鍛件太薄就必須精沖，兩者相互關聯(lián)，關系密切。開發(fā)精鍛-精沖復合工藝的基本思路是找到這兩項工藝的結合點(如帶輪轂的齒輪零件和帶短軸的凸輪零件)，而我國的精鍛有長久的歷史，水平己經(jīng)很高，而以此來提升我國精沖技術的整體水平是一條很好的途徑。
