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4.5 沖壓模具
4.5.1 沖壓模具的基本情況
按我國標(biāo)準(zhǔn)，模具產(chǎn)品共分10大類46小類，沖壓模具是其中的一大類。2007年沖壓模具的產(chǎn)值約占模具總量的38%。沖壓模具共分7小類，它們是：普通沖壓模、級進(jìn)模、復(fù)合模、精沖模、切斷模、拉深模及其他類沖壓模。
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2007年我國（不包括港、澳、臺，下同）沖壓模具銷售額約為330億元，其中出口3.26億美元，約合24.4億元。根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料，2007年我國共進(jìn)口沖壓模具8.35億美元，約合62.6億元。從上述數(shù)字可以得出2007年我國沖壓模具總需求約為368.2億元，國內(nèi)供應(yīng)約為305.6億元，市場滿足率為83%。
4.5.2 沖壓模具設(shè)計制造技術(shù)狀況
1）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)狀況
20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。1997年一汽引進(jìn)了板料成形過程計算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。本世紀(jì)初，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在UG—Ⅱ（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW，已于2003年開始商品化。板材成形CAD/CAM/CAE方面，湖南大學(xué)的CADEM—Ⅰ、CADEM—Ⅱ和CADEM—Ⅲ，華中科技大學(xué)的FASTAMP及吉林大學(xué)的KMAS和北京航空航天大學(xué)的Sheefform軟件都已達(dá)到較高水平，已在國內(nèi)有關(guān)企業(yè)中得到較好應(yīng)用，有的還獲得了國家科技進(jìn)步獎。由于將CAE技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓模具的設(shè)計中可以有效地預(yù)測成形零件的起皺、拉裂、回彈等缺陷，因此其應(yīng)用已日益廣泛。
目前，二維CAD正在快速地向三維CAD過渡，部分企業(yè)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了三維CAD。在沖壓成形CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件都已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
國內(nèi)一些大型汽車沖壓模具生產(chǎn)企業(yè)，由于成功地應(yīng)用了CAE技術(shù)，又經(jīng)過近年的實(shí)際鍛煉，目前已具備了對高級轎車進(jìn)行工藝分析的能力，可以根據(jù)汽車廠的需要，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)模分析和沖壓工藝分析的同步工程，還可以進(jìn)行軟模的試制技術(shù)來達(dá)到完善產(chǎn)品數(shù)模的目的。
快速原型（RP）與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
2）模具設(shè)計制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過多年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。例如，我國已能生產(chǎn)中檔轎車的全部沖壓模具以及為2 500轉(zhuǎn)/分高速沖床配套的精密模具；部分高精度多工位級進(jìn)模和多功能模已達(dá)到世界水平，且模具制造周期也已達(dá)到國外同類模具水準(zhǔn)；信息工程等現(xiàn)代制造技術(shù)已在許多模具廠得到應(yīng)用等。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際水平相比仍有較大差距。差距主要表現(xiàn)在高檔轎車的大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計方面還是在加工工藝和能力及水平方面，都尚有較大差距。
汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善。高精度、高效率加工設(shè)備的使用越來越廣泛。不少大企業(yè)已擁有高性能的五軸高速加工機(jī)床，NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，激光淬火、碳化物被覆處理（TD處理）、深冷處理及包括納米鍍層在內(nèi)的許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。
真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。
激光切割技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。激光切割技術(shù)的應(yīng)用，縮短了模具的制造周期。激光焊接技術(shù)也已得到了應(yīng)用。
3）模具質(zhì)量狀況
模具質(zhì)量主要反映在精度和壽命方面，其次是結(jié)構(gòu)和外觀方面。當(dāng)然，一套好模具，還應(yīng)該是維修方便的。由于我國沖壓件批量往往偏小，因此我國沖壓模具在國內(nèi)市場上壽命問題相對來說并不十分突出，而精度達(dá)不到要求、結(jié)構(gòu)不合理、外觀質(zhì)量差往往成為質(zhì)量的主要問題。現(xiàn)在我國一些多工位級進(jìn)模的壽命最長的已可達(dá)到3億沖次，汽車覆蓋件沖模壽命也已達(dá)到100萬沖次。主要沖壓模具生產(chǎn)企業(yè)正在積極貫徹ISO9000國際質(zhì)量保證體系標(biāo)準(zhǔn)，有越來越多的企業(yè)已經(jīng)通過了認(rèn)證。這些企業(yè)所生產(chǎn)的沖壓模具質(zhì)量狀況普遍較好。由于出口模具對質(zhì)量要求一般都比較高，因此，隨著出口模具數(shù)量的增加，模具質(zhì)量整體水平近年來也提高較快。近年來高新技術(shù)企業(yè)的迅速增加也為模具質(zhì)量的提高提供了良好的條件。為了滿足市場需要和縮短與國外的差距，我們的模具企業(yè)除了加強(qiáng)質(zhì)量觀念以外，還應(yīng)該在模具設(shè)計、材料選用、工藝改進(jìn)、裝備改善和企業(yè)管理等方面多下功夫。
4）模具材料發(fā)展?fàn)顩r
模具材料對模具質(zhì)量及壽命有著及其重要的作用，因此，正確選用模具材料已越來越被大家所重視。隨著沖壓模具向精密多工位和高壽命發(fā)展，模具生產(chǎn)企業(yè)對模具材料的性能也提出了越來越高的要求。為此我國有關(guān)單位相繼研制出了一些使用性能和工藝性能良好的模具鋼新鋼種。與此同時還引進(jìn)了少量國外通用的鋼號。隨著高效長壽命的硬質(zhì)合金模具的使用日益增多，國內(nèi)也研制開發(fā)出了一些有一定特色的鋼結(jié)硬質(zhì)合金。
對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性，足夠的強(qiáng)度和韌性，高的疲勞壽命，良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。
為滿足生產(chǎn)要求，國內(nèi)先后研究開發(fā)了一系列新型冷作模具鋼。在高強(qiáng)韌耐磨鋼方面主要有7Cr7Mo2V2Si（代號為LD）、Cr8MoV3Si（代號為ER5）、9Cr6w3Mo2V2（代號GM）、Cr8Mov2Ti、80Cr7Mo3W2V等。
國內(nèi)研制的高速鋼基體鋼主要有：65Cr4W3Mo2VNb(簡稱65Nb)、60Cr4Mo3Ni2WV（代號CG—2）、5Cr4Mo 3SiMnVAI （代號012AI）、 65W8Cr4VTi （代號 LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi （代號 LM2）等。主要用于制造要求高強(qiáng)度和足夠韌性的冷擠壓、冷沖、冷鐓等模具。由于高速鋼基體鋼的紅硬性好，所以也用于制造熱作模具。
國內(nèi)開發(fā)的低合金冷作模具鋼主要有7CrSiMnMoV（代號CH）、60MnNiMoVSi （代號GD）、6CrMnNiMoVwSi（代號DS）、 CrNiMoV等。這些鋼的淬透性好，淬火溫度較低，熱處理變形小，價格低，具有較好的強(qiáng)度和韌性的配合，適用于制造精密復(fù)雜模具。
我國的模具鋼應(yīng)該向著品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精料化和制品化及盡量縮短供貨時間的方向發(fā)展。冷作模具鋼應(yīng)提高其韌性、強(qiáng)度、耐磨性和易切削性，以滿足沖壓模具發(fā)展所需。
5 我國金屬成形行業(yè)的發(fā)展思路
隨著經(jīng)濟(jì)全球化和信息化時代的深入發(fā)展，中國日益成為世界性的制造大國和跨國企業(yè)的全球采購中心。尤其是我國汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展，對金屬成形零件、設(shè)備、模具、材料等的需求量急劇增長。但是，近來的全球金融危機(jī)，將導(dǎo)致全球制造業(yè)在較長時期內(nèi)減緩發(fā)展速度。金屬成形行業(yè)面對變化多端的市場，必須盡快研究應(yīng)對的措施。以下是幾點(diǎn)不成熟的意見。
5.1 著力推進(jìn)行業(yè)企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級
樹立以發(fā)展為目標(biāo)的指導(dǎo)思想，不失時機(jī)地推進(jìn)企業(yè)聯(lián)合、兼并、重組，包括收購兼并國外有特色的中小企業(yè)。加快建立行業(yè)旗艦式企業(yè)，增進(jìn)行業(yè)企業(yè)的國際競爭力。走專業(yè)化道路，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整引領(lǐng)企業(yè)走出調(diào)整期。通過新產(chǎn)品開發(fā)和新工藝、新材料、新技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
5.2 產(chǎn)、學(xué)、研、用聯(lián)合，加速科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力
應(yīng)圍繞基礎(chǔ)共性、大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，行業(yè)協(xié)會牽頭組織，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。加快建設(shè)以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用戰(zhàn)略聯(lián)盟，完善行業(yè)的自主創(chuàng)新體系建設(shè)。
5.3 加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造
汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)聯(lián)線自動化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線、特別是大型多工位壓力機(jī)和伺服壓力機(jī)技術(shù)方向發(fā)展。結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動化、智能化程度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，盡早達(dá)到國際先進(jìn)水平。
5.4 金屬成形設(shè)備向自動化、柔性化、智能化方向發(fā)展
目前，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，金屬成形裝備自動化、柔性化、智能化有了技術(shù)基礎(chǔ)。要加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(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)的高強(qiáng)板材成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備如伺服驅(qū)動型鍛壓設(shè)備等。同時要用新技術(shù)積極改造舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。
5.5 沖壓模具設(shè)計制造技術(shù)向信息化、高速化、高精度、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展
目前，我國急需發(fā)展汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進(jìn)模具和精沖模具。首先必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)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(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)（CAE）。要提高汽車覆蓋件知識工程水平的模具設(shè)計能力，盡快使汽車大型覆蓋件沖壓模具能立足國內(nèi)生產(chǎn)。
堅持“標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)，專業(yè)化是方向，商品化是關(guān)鍵”指導(dǎo)思想，加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換性。力爭到2010年，模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率達(dá)到70%以上（其中大型模具所需的60%的零件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化），基本滿足市場需求。
5.6 汽車用材應(yīng)與汽車工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展
汽車用鋼材應(yīng)與汽車工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。應(yīng)使汽車用鋼板的品種更趨向合理，使之朝著高強(qiáng)、高耐蝕和具有各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，以改善沖壓性能，盡快滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需要。此外，鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理想材料，擴(kuò)大其應(yīng)用已勢在必行。
5.7 建立市場經(jīng)濟(jì)模式，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化
在全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快以及中國加入WTO面臨的新形勢下，企業(yè)必須迅速建立和不斷完善市場經(jīng)濟(jì)模式，并從企業(yè)組織機(jī)構(gòu)、人力資源配置、生產(chǎn)經(jīng)營活動、產(chǎn)量質(zhì)量控制、國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、國內(nèi)國際貿(mào)易法規(guī)、電子商務(wù)、國內(nèi)外信息、網(wǎng)絡(luò)等方面與國際接軌，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化。
5.8 加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)，提高行業(yè)人員素質(zhì)
金屬成形行業(yè)加強(qiáng)人才培養(yǎng)，提高行業(yè)人員素質(zhì)的任務(wù)迫在眉睫。振興金屬成形行業(yè)，需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家和大批能熟悉掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝技能的高級技術(shù)人才。只有有計劃、有層次地大力培養(yǎng)充實(shí)行業(yè)人才，金屬成形技術(shù)（產(chǎn)品）、行業(yè)（企業(yè)）才能跨入國際先進(jìn)行列。
5.9 發(fā)揮中國鍛壓協(xié)會的作用，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展
中國鍛壓協(xié)會是同行業(yè)自愿組織的非盈利性的社會團(tuán)體，協(xié)會的宗旨是為會員提供服務(wù)；維護(hù)會員合法權(quán)益；保障行業(yè)公平競爭；發(fā)揮會員與政府、社會的橋梁和紐帶作用，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。發(fā)揮協(xié)會的作用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
6 結(jié)束語
我國發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期仍然存在，不會因?yàn)楫?dāng)前這場金融危機(jī)而發(fā)生逆轉(zhuǎn)。金屬成形行業(yè)要充分利用國家擴(kuò)大內(nèi)需來保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長的有利時機(jī)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，強(qiáng)化自主創(chuàng)新能力和核心競爭力，大力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新，不斷把中國金屬成形行業(yè)做大做強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)由中國制造向中國創(chuàng)造的重大轉(zhuǎn)變。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 中國鍛壓協(xié)會.中國沖壓行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展.北京:2004-05
[2] 中國鍛壓協(xié)會.中國金屬成形行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展.北京:2008-12
[3] 周賢賓,等.中國沖壓成形行業(yè)的發(fā)展.鍛壓裝備與制造技術(shù),2005,40(1):10-16
作者簡介：宋擁政（1954-），男，中國鍛壓協(xié)會行業(yè)研究文獻(xiàn)主編、教授級高工、鍛壓裝備技術(shù)專家；原濟(jì)南鑄鍛機(jī)械研究所鍛壓公司副總工程師；南京理工大學(xué)兼職教授；南通大學(xué)客座教授/研究員 研究方向：伺服驅(qū)動型鍛壓裝備及成形工藝、鍛壓行業(yè)發(fā)展研究。
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