1.2 2001-2007中国金属成形材料、模具和装备行业的消费情况
1)钢材产量
全世界约70%以上的金属材料要通过变形加工制成产品,其中大部分零件又要以板材、管材或型材作为原材料或半成品进行冲压加工成形。这表明金属成形行业每年要加工成形2/3的钢材产量。以2007年为例,我国的钢材产量为5.69亿吨,意味着金属成形行业要加工3.79亿吨钢材。2001年至2007年,我国钢材产量稳步发展,每年平均增长达43%,环比增长23.8%,高于我们制造业的平均增长水平。
2)冲压模具
2000年到2007年冲压模具产值平均每年增长29.5%,环比年均增长18.5%,进、出口额平均每年增长17.6%和84.5%,环比年均增长12.8%和31.8%。其中,一个可喜的现象是国产模具产值和出口额两个指标的增长速度远远大于模具进口额的增长速度,这充分说明我国冲压模具制造业有了长足的进步。
3)锻压设备
从2000年到2007年,我国金属成形设备的年产值、进口、出口额平均每年增长达88%、42%和40%,其中产值和进口环比年均增长35.9%和23.7%。
总之,改革开放30年尤其是近10年来,我国制造业的大发展也给上游的原材料、模具和装备制造业带来了前所未有的发展机遇。
2 金属成形行业的技术发展状况
2.1 大型覆盖件冲压技术
现代汽车工业生产具有生产规模化、车型变化快、产品个性化、多品种共线生产的特点。车身覆盖件呈现大型化、一体化的特征。
汽车大型覆盖件及其模具(模具设计和制造大约占汽车研发2/3的时间与资金)的设计制造能力,一直是制约汽车产品开发速度与品质的核心因素。在1980年代后期,新车型开发时间一般为36到40个月,现今平均24个月,而日本丰田公司仅为15个月,就是得益于对汽车冲压技术,特别是对车身模具技术的不断开发、积累、发展和创新。
近年来,通过技术引进和技术改造,我国大中型汽车覆盖件模具的设计研制能力不断提高,汽车冲压生产装备有了极大改善,大型覆盖件冲压技术有了长足进步。
2.1.1 覆盖件模具的设计制造技术现状
目前,在国内几家大型汽车模具骨干企业,模具CAD/CAM/CAE的数字化制造技术、冲压工艺方案设计技术、模具三维实体设计技术、实型铸造技术、模型分层数控加工技术、高速高精密加工技术、三坐标高精度测量技术、逆向工程技术、模具型面强化技术、模具在线调试技术等得到全面普及和应用。虚拟合模技术、运动仿真技术、虚拟现实技术等也在模具设计开发中发挥了作用。
一汽模具制造有限公司采用了并行工艺设计流程,将数值模拟引入成形过程分析,从而为工艺设计提供依据,先后进行了一系列轿车覆盖件模具的设计与制造。四川成飞集成科技股份有限公司在设计难度较高的翼子板模具过程中,采用了“冲压工艺设计-模具设计-加工制造-调试-交付”的设计流程。东风汽车模具有限公司自1992年被国家科委指定为“863计划”CIMS单元技术应用工厂后,引进、安装了SGI工作站、CHALLENGE服务器、光盘库以及ECULID3等软件系统,建立了一个较完整的模具CAD/CAM软硬件系统环境。跃进汽车集团南京模具装备有限公司在冲压成形性分析过程中,将形状复杂的覆盖件分割成若干部分,分别对每一部分进行应力应变分析,通过采用多种冲压技巧,合理运用设备压力调整、润滑、材质状况等冲压条件,从而保证生产出高品质的汽车覆盖件。天津汽车模具公司在模具结构设计中,引进先进的模板化、积木式设计思想,在对不同类型车身覆盖件模具结构特点进行归纳和总结的基础上,创建了素材库、标准件库和拼装模板库,实现了覆盖件模具结构的三维模板化设计。
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