我國汽車模具行業(yè)未來發(fā)展趨勢展望
中國產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告網(wǎng)訊:
內(nèi)容提要:先進(jìn)的加工技術(shù)與裝備是提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。國外許多汽車模具企業(yè)中都配有雙工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床,自動(dòng)換刀、工件在線測量系統(tǒng)等已不鮮見。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工,由中低速加工發(fā)展到高速加工,加工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展十分迅速。目前,國內(nèi)汽車模具的表面處理大多是采用火焰淬火。但是,這種方式有很大的缺點(diǎn)。例如:工件變形、淬火不均勻以及速度慢等。近年來,激光表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展迅速,并已成功地應(yīng)用于汽車沖壓模具。
2012-2016年汽車模具市場專項(xiàng)調(diào)研與投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告
當(dāng)前,汽車制造業(yè)面臨著激烈的市場競爭,尤其是隨著美國經(jīng)濟(jì)衰退、歐債危機(jī),各大汽車廠商都將眼光瞄準(zhǔn)了中國市場,為此汽車制造廠家不斷地將最新的車型同步推向中國市場,奔馳、寶馬的占有率不斷提高,而大眾的2011年全球盈利,中國市場占了20%以上,奧迪全年銷量的增長中國貢獻(xiàn)了50%以上,僅2012年2月份的統(tǒng)計(jì),奧迪系列在中國就賣了3萬多輛,創(chuàng)下歷史新高。為了提高其競爭力,汽車新車型的開發(fā)周期不斷縮短,已經(jīng)從過去的1.5年縮短至1年,并且還將繼續(xù)縮短。
1.模具三維設(shè)計(jì)
模具的三維設(shè)計(jì)是數(shù)字化模具技術(shù)的重要內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)一體化的基礎(chǔ)。它的優(yōu)點(diǎn)是:①將模面設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分開,前者采用曲面設(shè)計(jì),后者采用實(shí)體設(shè)計(jì);②取消了傳統(tǒng)的二維圖樣,根據(jù)各工序的需要給出三維簡圖和標(biāo)注必要尺寸的平面簡圖;③模塊化設(shè)計(jì),通過模具結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化和建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型結(jié)構(gòu)庫,大大縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間。一些汽車模具廠家還對(duì)拉延模等一些結(jié)構(gòu)典型、標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的模具,開發(fā)了專用的三維設(shè)計(jì)模塊,進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)效率。此外,除了有利于實(shí)現(xiàn)集成化制造外,另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是便于干涉檢查,可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉分析,解決了二維設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。模具三維設(shè)計(jì)可以使鑄__件泡沫實(shí)型完全采用數(shù)控加工,從而提高了鑄件的精度,為后續(xù)的精細(xì)加工創(chuàng)造了條件。由于三維設(shè)計(jì)的結(jié)果是模具的三維模型,所以模具的構(gòu)造面,例如導(dǎo)向面、鑲塊安裝面和螺釘孔等,都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的編程,有利于提高加工的自動(dòng)化程度。目前,大部分國內(nèi)廠家均采用三維設(shè)計(jì)。
2.模具加工自動(dòng)化
先進(jìn)的加工技術(shù)與裝備是提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。國外許多汽車模具企業(yè)中都配有雙工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床,自動(dòng)換刀、工件在線測量系統(tǒng)等已不鮮見。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工,由中低速加工發(fā)展到高速加工,加工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展十分迅速。
目前,在模具生產(chǎn)中已經(jīng)應(yīng)用的加工自動(dòng)化方式大體上可分為三種,即由多臺(tái)可互換工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床組成的生產(chǎn)線、柔性加工生產(chǎn)線和一體化加工中心。第一種生產(chǎn)線包括了底面加工、粗銑和精銑等多臺(tái)機(jī)床,工件換機(jī)床時(shí)不必重新裝夾找正。由于機(jī)床為多工作臺(tái)式,工件不需要被重新裝夾,因而加工效率很高。一體化加工中心是一種粗精加工一體化的五面加工中心,其優(yōu)點(diǎn)是除底面加工之外,一次裝夾可實(shí)現(xiàn)全部加工面的高速、高精度加工,生產(chǎn)效率非常高;缺點(diǎn)是,由于粗精加工在一臺(tái)機(jī)床上完成,長期加工容易影響機(jī)床的精度。目前,國內(nèi)大部分模具廠采用的是機(jī)群式加工,即劃分機(jī)床種類,哪些用于粗加工,哪些用于半精加工,哪些用于精加工。與柔性加工線比,無論是在效率上還是模具質(zhì)量上都有不少的差距,未來國內(nèi)模具廠的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)是柔性加工生產(chǎn)線。
3.高強(qiáng)度鋼板沖壓技術(shù)
高強(qiáng)度鋼由于在屈強(qiáng)比、應(yīng)變硬化特性、應(yīng)變分布能力和碰撞吸能等方面具有優(yōu)良的特性,在汽車上的使用量不斷增加,其目的就是在汽車發(fā)生碰撞時(shí)最大限度地保護(hù)乘客的安全,最大限度地降低車身的質(zhì)量,F(xiàn)在,有些車型梁類件已采用抗拉強(qiáng)度高達(dá)980MPa的鋼板。由于高強(qiáng)度鋼板在塑性變形時(shí)彈性變形比例較大,因此高強(qiáng)度鋼板制件在成形后的回彈和扭曲比普通鋼板嚴(yán)重。
目前,AutoForm等CAE分析軟件很難對(duì)高強(qiáng)度鋼板在沖壓成形中造的回彈和扭曲變形進(jìn)行預(yù)判,通過計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果往往與實(shí)際結(jié)果差別很大,嚴(yán)重地影響沖壓件的形狀尺寸精度。對(duì)于高強(qiáng)板零件,其綜合合格率能夠達(dá)到85%以上就相當(dāng)不錯(cuò)了。目前國內(nèi)廠家對(duì)高強(qiáng)板模具都非常頭痛,以比亞迪為例,制造高強(qiáng)板模具的周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通板模具,普通板模具一般調(diào)試2~3個(gè)輪次就可達(dá)到品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而高強(qiáng)板模具至少要4~5輪次,有的甚至更高。同樣高強(qiáng)板模具在國外也是難點(diǎn),最近我們承接了一些美國通用的模具,其中就有高強(qiáng)板。在工藝方案上美方也是幾易其稿,反復(fù)修改方案,并且一再強(qiáng)調(diào)沒有十足的把握,其中最大的困難就是無法判斷回彈。由于我們做過不少比亞迪自身的高強(qiáng)板模具,深知控制回彈的難度,很多時(shí)候它的回彈都與你預(yù)料的恰恰相反。但是,并不是所有企業(yè)都做不好,由于與奔馳合作的緣故,我們了解到,奔馳車上高強(qiáng)度板的應(yīng)用超過了50%,而且制件合格率很高。當(dāng)你向他們請(qǐng)教時(shí),他們遮遮掩掩,總是說干得多了,經(jīng)驗(yàn)豐富了就會(huì)好的。所以,我們沒有捷徑可走,只能靠自己。因此,可以說回彈控制是當(dāng)前高強(qiáng)度鋼板沖壓技術(shù)最重要的研究方向。這其中包括兩個(gè)方面,一是進(jìn)一步提高回彈分析的精度,二是研究合理的模具設(shè)計(jì)參數(shù),如拉延筋、工藝補(bǔ)充面和壓邊力等。后者需要我們?cè)诖罅康膽?yīng)用實(shí)踐中不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)。
4.級(jí)進(jìn)模、多工位模具和自動(dòng)化模具的廣泛應(yīng)用
隨著汽車沖壓生產(chǎn)高效化和自動(dòng)化的發(fā)展,級(jí)進(jìn)模、多工位模具和自動(dòng)化模具在汽車沖壓件的生產(chǎn)中應(yīng)用將更加廣泛。形狀復(fù)雜的沖壓件,特別是一些按傳統(tǒng)工藝需要多副沖模分序沖制的中小型復(fù)雜沖壓件,越來越多地采用級(jí)進(jìn)模成形。在大眾、通用、福特和豐田等公司,約有30%~40%的汽車沖壓件已采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。這類模具是一種高新技術(shù)模具產(chǎn)品,技術(shù)難度大,制造精度要求高,生產(chǎn)周期長。其技術(shù)難點(diǎn)在于排樣設(shè)計(jì)優(yōu)化、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高精度的制造技術(shù)。在這方面,國外公司具有較高水平,他們生產(chǎn)級(jí)進(jìn)模,其模具壽命可高達(dá)數(shù)百萬次。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模的技術(shù)含量高,所以其附加值高、模具價(jià)格高。與國外相比,我國的汽車沖壓件生產(chǎn)用級(jí)進(jìn)模具,在工藝排布、制造精度、結(jié)構(gòu)功能和使用壽命等方面仍存在較大差距,每年還需大量進(jìn)口。例如整體側(cè)圍、翼子板和車門等容易在生產(chǎn)中劃傷制件的模具,在國外無疑都是采用自動(dòng)化模具。即使自主品牌模具現(xiàn)在也開始采用自動(dòng)化模具,這是未來模具的發(fā)展趨勢,而我們?cè)谶@個(gè)方面剛剛起步不久,剛剛過渡到從單純加工自動(dòng)化模具,到設(shè)計(jì)、制造多工位級(jí)進(jìn)模具,因此,采用多工位級(jí)進(jìn)模將是我國重點(diǎn)發(fā)展的模具產(chǎn)品。
5.模具材料與表面處理
模具材料的質(zhì)量和性能是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。近年來,除了不斷有多種高韌性和高耐磨性冷作模具鋼、火焰淬火冷作模具鋼和粉末冶金冷作模具鋼推出外,國外在大中型沖壓模具上選用鑄鐵材料,是一個(gè)值得關(guān)注的發(fā)展趨勢。球墨鑄鐵具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性,其焊接性能、可加工性和表面淬火性能也都較好,而且成本比合金鑄鐵低,因此在汽車沖壓模具中應(yīng)用較多。
在德國,小型和小批量生產(chǎn)用模具,常選用G G25和鑄鋼G S45制造;大型和大批量生產(chǎn)用模具,多選用球墨鑄鐵GGG60、GGG70和含Ni、Mo元素的GGG70L制造。在日本豐田公司,采用基體與刃口一體化的特殊鑄鐵材料來制作修邊模,使模具的制造成本大大降低。鑄鐵整體刃口經(jīng)表面淬火處理后,用于薄板料修邊模壽命可達(dá)幾十萬次。新型汽車沖模材料的研究與應(yīng)用,是影響汽車模具發(fā)展的一個(gè)重要問題。由于汽車模具的尺寸大、用材多,降低模具材料成本對(duì)于增強(qiáng)模具產(chǎn)品的市場競爭力具有重要意義。
目前,國內(nèi)汽車模具的表面處理大多是采用火焰淬火。但是,這種方式有很大的缺點(diǎn)。例如:工件變形、淬火不均勻以及速度慢等。近年來,激光表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展迅速,并已成功地應(yīng)用于汽車沖壓模具。激光表面強(qiáng)化技術(shù)在模具上的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面,即激光表面淬火和激光熔覆。激光表面強(qiáng)化技術(shù),可對(duì)不同材料的模具工作表面進(jìn)行強(qiáng)化處理,以提高模具的使用壽命,修復(fù)磨損面。對(duì)于采用合金鑄鐵制造的覆蓋件模具,火焰淬火的硬度一般為H R C40~50,激光淬火的模具表面硬度則可達(dá)H R C55~65,硬化層的有效深度為0.5mm~0.7mm。激光淬火層硬度均勻,與基體有很強(qiáng)的結(jié)合力。由于激光加熱速度快,熱影響區(qū)小,所以被處理的模具變形很小。激光淬火具有較高的處理速度,通常可達(dá)0.5m2/h。激光熔覆技術(shù)可對(duì)模具表面局部損傷部位進(jìn)行修復(fù),覆層可與模具零件基體形成最佳的冶金結(jié)合,修復(fù)效果明顯優(yōu)于其他焊接方法。目前,國內(nèi)許多廠家開始嘗試這種技術(shù),這也是模具行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。
6.管理的科學(xué)化與信息化
模具行業(yè)是個(gè)特殊行業(yè),類似于流水化生產(chǎn),又不同于流水化生產(chǎn)。同樣的模具,除非復(fù)制,否則不可能制造兩套完全一樣的模具。因此嚴(yán)格意義上說,它是純粹的單件生產(chǎn)。按說,都是模具企業(yè),管理方式、核算方法應(yīng)該相似,但是,目前的狀況是模具企業(yè)各有各的管理方法,而且無論采取何種管理模式,大家都遇到相同的問題。例如:生產(chǎn)計(jì)劃與交期的矛盾、質(zhì)量與成本的矛盾,以及如何最大限度提升數(shù)控機(jī)床效率的問題、成本如何計(jì)算才更加合理的問題等。隨著E R P的應(yīng)用,大家都把希望寄托在E R P上。但是,由于模具行業(yè)本身的特殊性,沒有現(xiàn)成的軟件可以應(yīng)用,只能合作或自己開發(fā),目前一汽與軟件公司合作開發(fā)了E M A N管理系統(tǒng),二汽與華中科大開發(fā)了自己的管理系統(tǒng),山大華天與福田模具開發(fā)了自己的管理系統(tǒng),天汽和比亞迪都是自己開發(fā)的系統(tǒng)。但是這些系統(tǒng),都只能應(yīng)用于自己的企業(yè),別人無法用。而這些軟件系統(tǒng)目前或多或少都遇到了開發(fā)瓶頸,都有自身無法解決的問題。
管理科學(xué)化、信息化這個(gè)思路是正確的,依靠管理系統(tǒng)、依靠高科技絕對(duì)是正確的,只不過現(xiàn)在的路數(shù)可能還不對(duì),就像軟件編程那樣,還沒有找到思路,不過沒關(guān)系,只要按照管理科學(xué)化、信息化這個(gè)思路走下去,我們一定會(huì)成功。管理科學(xué)化、信息化是模具企業(yè)的必經(jīng)之路。
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行業(yè)分類
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產(chǎn)業(yè)觀察
- 2016年9月份棕櫚油供應(yīng)趨勢分析
- 中國預(yù)計(jì)2020年啟動(dòng)5G商用 最高可達(dá)20GB每秒
- 北京將實(shí)行五證合一 社會(huì)保險(xiǎn)登記證納入五證合一
- 2016年9月份50個(gè)城市主要食品平均價(jià)格變動(dòng)情況
- 2016年9月份流通領(lǐng)域重要生產(chǎn)資料市場價(jià)格變動(dòng)情況
- 2016上半年內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的各家上市公司市場的走勢變化分析
- 1-7月份新能源快速增長 比重明顯提高
- 2016年我國醫(yī)療體制改革:布局大健康產(chǎn)業(yè)鏈
- 2016年牛肉行業(yè)市場發(fā)展分析
- 2016年8月份中國消費(fèi)品市場增勢
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
- 2016年10月中國煤氣生產(chǎn)量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國風(fēng)力發(fā)電量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國核能發(fā)電量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國水力發(fā)電量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國火力發(fā)電量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國發(fā)電量產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國復(fù)印和膠版印制設(shè)備產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國電工儀器儀表產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國彩色電視機(jī)產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表
- 2016年10月中國集成電路產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表