模具意義

　　沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和製造有直接關系。模具設計與製造技術水平的高低，是衡量一個國傢產品製造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。

沖壓模具的分類

　　沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：

根據工藝性質分類

　　（1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉深模 是把板料毛坯製成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復製成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

根據工序組合程度分類

　　（1）單工序模 在壓力機的一次行程中，隻完成一道沖壓工序的模具。
（2）復合模 隻有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
（3）級進模（也稱連續模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
（4）傳遞模 綜合瞭單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統，實現產品的模內快速傳遞，可以大大提高產品的生產效率，減低產品的生產成本，節儉材料成本，並且質量穩定可靠。

根據材料的變形特點分類

　　模具典型結構:
圖1.1.2 是一副帶導柱導套的單工序沖裁模。由上、下模兩部分構成，上模由模柄5、上模座3、導套2、凸模10、墊板8、固定板7、卸料板14和螺釘、銷釘等零件組成；下模由下模座17、導柱1、凹模11、導料板15、承料板18和螺釘、銷釘等零件組成。上模通過模柄5被安裝在壓力機滑塊上，隨滑塊作上下往復運動，因此稱為活動部分。下模通過下模座被固定在壓力機工作臺上，所以又稱為固定部分。

模具的組成

　　通常模具是由二類零件組成:
一類是工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成並和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；
一類是結構零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，隻對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用，包括有導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等，如表1.1.3所示。應該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

沖壓模市場狀況

　　根據考古發現，早在2000多年前，我國已有沖壓模被用於製造銅器，證明瞭中國古代沖壓成型和沖壓模方麵的成就在世界領先。1953年，長春第一汽車製造廠在中國首次建立瞭沖模車間，該廠於1958年開始製造汽車覆蓋件模具。我國於20世紀60年代開始生產精沖模具。在走過瞭漫長的發展道路之後，目前我國已形成瞭300多億元（未包括港、澳、臺的統計數字，下同。）各類沖壓模的生產能力。　　我國沖壓模無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方麵都已有瞭很大發展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過於求，市場競爭激烈。
據中國模具工業協會發佈的統計材料，2004年我國沖壓模總產出約為220億元，其中出口0.75億美元，約合6.2億元。
根據我國海關統計資料，2004年我國共進口沖壓模5.61億美元，約合46.6億元。從上述數字可以得出2004年我國沖壓模市場總規模約為266.6億元。其中國內市場總需求為260.4億元，總供應約為213.8億元，市場滿足率為82%。在上述供求總體情況中，有幾個具體情況必須說明：一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術含量較低的中低檔模具，因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低於沖壓模總體滿足率，這些模具的發展已滯後於沖壓件生產，而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高於沖壓模市場總體滿足率；二是由於我國的模具價格要比國際市場低格低許多，具有一定的競爭力，因此其在國際市場的前景看好，2005年沖壓模出口達到1.46億美元，比2004年增長94.7%就可說明這一點；三是近年來港資、臺資、外資企業在我國發展迅速，這些企業中大量的自產自用的沖壓模無確切的統計資料，因此未能計入上述數字之中。

沖壓模水平狀況

　　近年來，我國沖壓模水平已有很大提高。大型沖壓模已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產瞭。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多傢企業能夠生產。表麵粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。

模具CAD/CAM技術狀況

　　我國模具CAD/CAM技術的發展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠於1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統是我國第一個自行開發的模具CAD/CAM系統。由華中工學院和北京模具廠等於1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統是我國自行開發的第一個沖裁模CAD/CAM系統。上海交通大學開發的冷沖模CAD/CAM系統也於同年完成。20世紀90年代以來，國內汽車行業的模具設計製造中開始采用CAD/CAM技術。國傢科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統於1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進瞭工作站和CAD/CAM軟件系統，並在模具設計製造中實際應用，取得瞭顯著效益。1997年一汽引進瞭板料成型過程計算機模擬CAE軟件並開始用於生產。
21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的沖壓模企業基本都有瞭CAD/CAM技術。其中部分骨乾重點企業還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與製造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業推廣普及瞭計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，並陸續引進瞭相當數量的CAD/CAM系統。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進瞭AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用於汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業普遍采用瞭CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD，多數企業已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠傢技術開發的領域。
在沖壓成型CAE軟件方麵，除瞭引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發瞭較高水平的具有自主知識產權的軟件，並已在生產實踐中得到成功應用，產生瞭良好的效益。
快速原型(RP)與傳統的快速經濟模具相結合，快速製造大型汽車覆蓋件模具，解決瞭原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、製件精度低，樣件製作難等問題，實現瞭以三維CAD模型作為製模依據的快速模具製造，並且保證瞭製件的精度，為汽車行業新車型的開發、車身快速試製提供瞭覆蓋件製作的保證，它標志著RPM應用於汽車車身大型覆蓋件試製模具已取得瞭成功。
圍繞著汽車車身試製、大型覆蓋件模具的快速製造，近年來也湧現出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出瞭降低成本、提高效率等優點。

模具設計與製造能力狀況

　　在國傢產業政策的正確引導下，經過幾十年努力，現在我國沖壓模的設計與製造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現代設計製造技術已在很多模具企業得到應用。
雖然如此，我國的沖壓模設計製造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方麵，無論在設計還是加工工藝和能力方麵，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和製造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計製造方法和手段方麵已基本達到瞭國際水平，模具結構功能方麵也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進瞭一大步，但在製造質量、精度、製造周期等方麵，與國外相比還存在一定的差距。
標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。
但總體上和國外多工位級進模相比，在製造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具製造技術正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高瞭模具型麵加工精度，提高瞭模具的質量，縮短瞭模具的製造周期。
模具表麵強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（塗）層技術在沖壓模上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術也得到瞭應用。

專業化程度及分佈狀況

　　我國模具行業專業化程度還比較低，模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%，我國沖壓模自產自配比例為60%。這就對專業化產生瞭很多不利影響。現在，技術要求高、投入大的模具，其專業化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業化程度就較低。由於自配比例高，所以沖壓模生產能力的分佈基本上跟隨沖壓件生產能力的分佈。但是專業化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業生產企業的分佈有不少並不跟隨沖壓件能力分佈而分佈，而往往取決於主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。

沖壓模的發展重點與展望

　　發展重點的選取應根據市場需求、發展趨勢和目前狀況來確定。可按產品重點、技術重點和其他重點分別敘述。

沖壓模產品發展重點

　　沖壓模共有7小類，並有一些按其服務對象來稱呼的一些種類。目前急需發展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現在產需矛盾大，發展前景好。
汽車覆蓋件模具中發展重點是技術要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模及大型多工位級進模、連續模今後將會有較快的發展。
多功能、多工位級進模中發展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。
精沖模中發展重點是厚板精沖模大型精沖模，並不斷提高其精度。

沖壓模技術發展重點

　　模具技術未來發展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發展。因此從設計技術來說，發展重點在於大力推廣CAD/CAE/CAM技術的應用，並持續提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術。模具CAD、CAM技術應向宜人化、集成化、智能化和網路化方向發展，並提高模具CAD、CAM系統專用化程度。
為瞭提高CAD、CAE、CAM技術的應用水平，建立完整的模具資料庫及開發專傢系統和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術來說，發展重點在於高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速製模技術。高精度加工目前主要是發展模具零件精度1μm以下和表麵粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產供應也是沖壓模技術發展重點之一。
為瞭提高沖壓模的壽命，模具表麵的各種強化超硬處理等技術也是發展重點。
對於模具數字化製造、系統集成、逆向工程、快速原型/模具製造及計算機輔助應用技術等方麵形成全方位解決方案，提供模具開發與工程服務，全麵提高企業水平和模具質量，這更是沖壓模技術發展的重點。

其他發展重點及展望

　　其他發展重點及展望的內涵十分豐富，這裡隻就管理、專業化與標準化及行業調整三個方麵作一些分析。
企業管理是一個系統工程，是一門學問，是科學技術。與工業發達國傢模具企業相比，在某種意義上說，我們的管理落後更甚於技術落後。因此改進管理十分重要，且任務繁重，目前模具企業的管理有許多形式，各有其適應對象，但搞好信息化建設，逐步實現信息化管理已成為發展方向，行業也對此有共識。

當前存在的問題

　　由於歷史和體製上的原因，我國模具專業化和標準化水平一直很低，其中沖壓模的專業化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙瞭沖壓模的發展，根據國內外模具專業化情況來看
1）模具生產獨立於其他產品生產，專業生產模具外供；
2）按模具種類劃分，專門從事某一類模具（如沖壓模）生產；
3）在某一類模具中，按其服務對象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模具中的某種模具（例如汽車覆蓋件模具、多工位級進模具、精沖模具等等）進行專業化生產；
4）專業生產模具中的某一些零件（如模架、沖頭、彈性元件等）供給模具生產企業；
5）按工序開展專業化協作。例如目前社會上專門從事模具設計的公司、專門進行型腔加工或電加工協作的企業、專門接受測量或熱處理委托業務的企業及專業從事拋光業務的企業等等，這種多層次的專業化促進瞭模具行業的發展。但專業化的路途仍舊遙遠，必須加快進程才能適應形勢。因此，這也是發展重點。