精沖技術(shù)自20世紀20年代在歐洲發(fā)明以來,經(jīng)歷了80多年的發(fā)展歷程,是厚鈑制造領(lǐng)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(zhì)量、多功能黑色金屬和有色金屬零件的技術(shù)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(yīng)用于電子、計算機、電力、家電、汽車和航空等領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前全世界已有40個國家采用精沖技術(shù),共有精沖機約4500臺,生產(chǎn)零件約10000種。
我國精沖模具技術(shù)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(shè)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18mm;隨著模具材料和處理方法的進步以及被沖鈑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(fù)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(fù)雜零件的級進復(fù)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(shù)、精沖模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、精沖模具智能設(shè)計與知識庫技術(shù)等的研究、開發(fā)與應(yīng)用,提升和充實了我國精沖模具的技術(shù)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(fù)雜精沖模具,特別是精沖復(fù)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。
總體來說,我國精沖技術(shù)和模具水平與先進國家(如瑞士)相比尚有一定差距,例如精沖技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用還不夠普及,模具的系統(tǒng)設(shè)計制造技術(shù)和理論、精沖相關(guān)的配套設(shè)備、精沖油、工藝與測量裝備等相差更大,是需要大力促進和發(fā)展的模具技術(shù)。
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鈑材料都在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(zhì)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(zhì)不好,加上鍛造和熱處理等工藝控制和質(zhì)量不穩(wěn)定,導(dǎo)致整體模具壽命的差異很大。
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)精沖金屬鈑材料的性能(化學(xué)成份及力學(xué)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(dǎo)致精沖件成本上升,迫使許多企業(yè)用普通金屬鈑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900N/mm2高硬度材料的精沖已成為可能。
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(shù),特別是百年老廠,技術(shù)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(shù)方面積累很少,還有很長的路要走。另外,精沖模模具表面質(zhì)量對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要,特別是高檔轎車驅(qū)動及變速系統(tǒng)的復(fù)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(shù)方面已經(jīng)開始關(guān)注,但這方面的技術(shù)與國外先進國家還有明顯的差距。