【冲压模具】深度解析 从DMC看我国模具技术的发

  中国模具工业协会DMC2016模具技术和设备评述专家组对DMC2016展出的各类模具、模具标准件及模具材料等展品进行了评述,介绍了我国模具、模具标准件、模具材料和模具 CAD/CAM/CAE 技术的发展现状和技术水平,分析了我国模具技术的发展趋势。

  DMC2016是一届世界领先水平的先进模具、设备、技术与展览并举的国际化盛会,在展出的塑料模具、冲压模具、汽车覆盖件模具、铸造模具、模具标准件、模具材料、模具CAD/CAM/CAE、模具智能化以及互联网 + 等技术与产品中,有161副模具和10个标准件角逐“精模奖”,基本反映出了我国模具及其相关技术的发展状况与前沿水平,本文就冲压模具的技术及其发展水平进行评述。

  本届展会的冲压模具与往届展会相比,无论是模具品种与规模,还是模具技术水平和品质都有新的亮点,盛况空前。标志着冲压模具先进水平的多工位多功能和高效智能化模具发展趋势强劲。展品涵盖了电子、通信、汽车、电机电器、仪器仪表、医疗器械、自动化装备、轨道交通、航空航天、军工机械、新能源和家电等产品领域。从展品的水平分析,模具在复杂程度、结构优化创新、制造精度与粗糙度、使用寿命、性能、技术含量、制品质量和加工周期等方面两年来进步显著。部分国产高档模具在品质和性能上与国外先进模具相比水平相当,不仅替代进口,而且有相当一部分模具出口到工业发达的国家和地区,模具的出口量大幅度增加,模具的国产化程度越来越高。纵观本届参展和申报的模具项目中,冲压模具的特点是:大型复杂级进冲压模具技术进步显著,精密高效长寿命级进模具精品荟萃,多功能自动化模具精彩纷呈,在展会上引起了广大参观者和相关人员的极大关注。

  祥鑫科技股份有限公司研制的管道式换热器集液管整体级进成形模具,用于冲制汽车散热器产品。该模具重量 12t,21 工位,8000kN 冲床,模具使用寿命 100 万冲次,冲次 25 次 /min,属大型复杂精密级进模具,产品形状复杂,精度要求高,技术难度大,在一副模具内实现异形复杂双管道式零件的多工位卷圆成形、侧翻成形,扁管槽采用整体冲一次成形和模内自动铆装产品组合一体化功能,特别是一模双列,替代了国外分工序冲压模具。模具结构工艺优化和技术创新显著,获国家专利 3 项,并取得了重大的社会效益和经济效益。该模具已通过中国机械工业联合会科技项目的技术鉴定,模具技术达到国际先进水平。

  宁波鸿达电机模具有限公司研制的 Y2-255 芯片套裁大型级进模具,用于工业电机铁芯片产品。该模具长 3m,重量 10t,制造精度 5µm,在 4000kN高速冲床上使用,冲速达 100 冲次 /min,使用寿命5000 万冲次以上。该模具的主要特点是一模多列,套裁和自动化程度高,在一副模具内能同时生产 2P、4P、6P 等不同极数的落料圆片,套裁提高材料利用率5% ~ 10%,一模多列产品输出采用 12 条自动化装置。该模具实现了大步距高速多列套裁和节材等技术(已受理发明专利)。获得宁波市重点工业新产品奖,并通过省市级科技项目的技术鉴定。该项目的技术研发已不仅仅局限于模具制造企业的努力,而是从模具上下游产品、产业链和产业联盟,联合研发提升竞争力。

  南通超达装备股份有限公司研制的剪切式地毯•切模具,用于冲制汽车内饰件产品。该模具重量 8t,使用寿命 50 万冲次以上。模具通过结构优化和技术创新,解决了组合导向系统的设计制造关键技术,实现剪切式刀口进行冲切,既提高了导向精度又提高了产品边缘的冲切质量和效率。该模具属大型复杂冲模,形状复杂曲面起伏大,技术难度相当大,创新成效显著,切断率从 90% 提高到 98%,掌握“零间隙”的工艺创新等技术获国家专利 4 项(其中 1 项已受理发明专利)。该模具的技术水平属国内领先水平。

  厦门特克模具工业有限公司研制的 SOP016L(94×150)-12P 引线框架模具,用于冲制 IC 集成电路产品。该模具属精密高效级进模具,制造精度达1µm,细小凸模数量多达 800 个以上,模具在高速冲床使用,冲速达 400 冲次 /min,使用寿命 5000 万冲次以上。为解决产品尺寸小、腿数多(16 腿)、多排列(12 排)、材料薄(0.23mm)和共面性要求很高在 0.01mm 之内等关键技术,模具结构与工艺进行优化和创新,生产的产品很好地满足用户要求,替代了日本进口模具,并获国家专项 2 项。引线框架是分立器件和集成电路的载体,其主要特点是种类多、数量大、精度高、形状复杂、尺寸细小、材料薄、表面需要局部电镀、外观要求严格。近几年,随着科技的发展,国内高速精密冲压引线框架生产技术有了很大提升,国产模具的技术水平已经接近或达到国外同类模具的先进水平。

  昆山嘉华电子有限公司研制的连接器精密高速级进模具,形状复杂精度要求高。该模具结构优化和精准制造,采用镀氮化处理(PVD)提高超硬合金凸模寿命 2 倍以上。模板深冷处理,上下模座材料采用了高强度高硬度合金铝(A7075),满足了重量轻而强度要求高的需要,实现模具在 300kN 高速冲床上的冲速达 800 次 /min,一次出 16 件产品,使用寿命 3 亿冲次,模具技术水平已达到或接近国外同类模具先进水平,替代了进口模具。

  无锡国盛精密模具有限公司黄山三佳谊华精密机械有限公司等研制的变薄拉伸换热器翅片高效级进模具,具有以下技术特点:

  (1) 模具结构设计功能模块化。根据制品要求,集成众多结构复杂的功能模块于同一模具,并可适当进行柔性化组合,达到三步进和四步进。

  (2) 精度高、设计制造技术难度大。通过采用现代高精密制造工艺技术,关键零件尺寸精度达 1µm,可互换。

  (3) 高速高效。在配套进口高速冲床上使用,冲速达 280 冲次 /min,并实现 60 列三步进或四步进自动送料,完全满足高效规模化生产需求。

  (4) 使用寿命长。采用了 HP40 粉末冶金钢、硬质合金等新型模具材料,刃口件单次刃磨寿命达 3000万冲次以上,模具使用寿命 5 亿冲次以上。

  (5) 技术创新显著。不仅通过对厚度为 0.095mm的铝箔进行多步拉深成型,还对冲孔翻孔后的成型孔再次进行变薄拉深和二次翻边,并采用了多项自主知识产权专利技术,改善了空调换热器的高能效比指标,有利于节能降耗,具有较高推广价值,技术水平与国外同类模具先进水平相当。

  集机电技术为一体的电机铁芯自动叠片级进模具,该模具在高速冲床上使用,具有自动冲压、叠片、扭槽、回转、厚度分组、安全保护和产品输出等功能,模内实现叠铆组装,铁芯组合件厚度达 90mm 以上,计量监控智能化、自动化。本届展会的铁芯自动叠片级进模中有大型铁芯自动叠片,三列铁芯自动叠片、铁芯双回转自动叠片、双列铁芯大回转自动叠片、笔型铁芯自动叠片等展品,给人们留下了深刻印象。如宁波震裕科技股份有限公司研制的笔型点火器铁芯级进模具,用于汽车发动机产品。该模具采用伺服电机驱动精密丝杠进行凸、凹模移动,实现控制凸、凹模在不同位置冲出不同宽度截面,模内叠铆组装和自动出件。采用移动式凸、凹模技术和两组凸模可任意多种片型,解决了由于片型大导致级进模具过长、送料稳定性差等难题。该模具涉及一种非等截面铁芯在级进模具中的冲裁方式,在级进模具中两个工位内实现12 种不同截面铁芯的成形技术,缩短了模具长度,降低了生产成本,获国家发明和实用型专利各 1 项。

  厦门捷昕精密科技股份有限公司研制的端子框架双触点自动铆接模具,用于冲制微动轻触开关产品。该模具的特点是在多工位模具上研制了自动输送触点机构,通过输送系统精确定位到料带上进行模内铆接组装成品,并研制了成品切断和气电组合装置,实现了一出 4 件,冲床速度达 150 次 /min,模具使用寿命可达 5000 万冲次以上。该模具通过生产工艺和模具结构创新优化,提高了产品质量和生产效率,解决了原来的单个冲件后,再与触点进行成品铆接,工序繁多、单个生产效率低下、不良率高的生产问题。获国家专利 1 项,创新点突出,替代了进口模具。

  宁波美高五金科技有限公司研制的 22F 动簧组合(衔铁及银触点)模内铆接多工位级进模具,用于冲制电磁继电器动簧组合产品。该模具通过结构优化和技术创新,实现了在一副模具内完成动簧片组合的动簧片料带冲制、银触点铆接、动簧片弯曲成形、衔铁铆接等全部工序,大幅度降低了生产成本,提高了品质和生产效率。同时在模具内设计两组防漏铆检测装置,分别检测银触点、衔铁有否漏铆。当有漏铆发生时,检测装置发送冲床传输停机信号,冲床自动停机,有效地控制了漏铆次品的产生,提高了产品合格率。该模具包括了冲压成形和铆装成品一体化技术、银触点及衔铁漏铆检测装置技术,成效显著,模具水平与国外模具水平相当。

  成都宏明双新科技股份有限公司研制的屏蔽罩模内装配多工位精密级进模用于冲制屏蔽罩产品。该模具通过结构优化和技术创新,在一副模具内实现两种材料和两种厚度的自动冲压成形和模内组装,冲床速度达 150 次 /min,模具使用寿命预计 6000 万冲次,模具技术水平属国内领先水平。

  可以预测:随着电子、信息等高新技术的持续发展,以及市场需求的个性化与多样化,未来以高档模具为核心的高效精密冲压技术发展趋势是精密化、高速化、网络化、柔性化、集成化、信息化和智能化、低碳环保及全球化。

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