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4.5 沖壓模具
4.5.1 沖壓模具的基本情況
按我國標準，模具產品共分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、級進模、復合模、精沖模、切斷模、拉深模及其他類沖壓模。
據中國模具工業協會發布的統計材料，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。根據我國海關統計資料，2007年我國共進口沖壓模具8.35億美元，約合62.6億元。從上述數字可以得出2007年我國沖壓模具總需求約為368.2億元，國內供應約為305.6億元，市場滿足率為83%。
4.5.2 沖壓模具設計制造技術狀況
1）模具CAD/CAM/CAE技術狀況
20世紀90年代以來，國內汽車行業的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。1997年一汽引進了板料成形過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產。本世紀初，美國UGS公司與我國華中科技大學合作在UG—Ⅱ（現為NX）軟件平臺上開發出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW，已于2003年開始商品化。板材成形CAD/CAM/CAE方面，湖南大學的CADEM—Ⅰ、CADEM—Ⅱ和CADEM—Ⅲ，華中科技大學的FASTAMP及吉林大學的KMAS和北京航空航天大學的Sheefform軟件都已達到較高水平，已在國內有關企業中得到較好應用，有的還獲得了國家科技進步獎。由于將CAE技術應用到沖壓模具的設計中可以有效地預測成形零件的起皺、拉裂、回彈等缺陷，因此其應用已日益廣泛。
目前，二維CAD正在快速地向三維CAD過渡，部分企業已經全部實現了三維CAD。在沖壓成形CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等研發的具有自主知識產權的軟件都已在生產實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。
國內一些大型汽車沖壓模具生產企業，由于成功地應用了CAE技術，又經過近年的實際鍛煉，目前已具備了對高級轎車進行工藝分析的能力，可以根據汽車廠的需要，進行產品數模分析和沖壓工藝分析的同步工程，還可以進行軟模的試制技術來達到完善產品數模的目的。
快速原型（RP）與傳統的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點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，實現了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業新車型的開發、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標志著RPM應用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
2）模具設計制造能力狀況
在國家產業政策的正確引導下，經過多年努力，現在我國沖壓模具的設計制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制造已在很多模具企業得到應用。例如，我國已能生產中檔轎車的全部沖壓模具以及為2 500轉/分高速沖床配套的精密模具；部分高精度多工位級進模和多功能模已達到世界水平，且模具制造周期也已達到國外同類模具水準；信息工程等現代制造技術已在許多模具廠得到應用等。雖然如此，我國的沖壓模具設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正在不斷地提高和完善。高精度、高效率加工設備的使用越來越廣泛。不少大企業已擁有高性能的五軸高速加工機床，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。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。
模具表面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，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的許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。
真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。
激光切割技術得到了廣泛應用。激光切割技術的應用，縮短了模具的制造周期。激光焊接技術也已得到了應用。
3）模具質量狀況
模具質量主要反映在精度和壽命方面，其次是結構和外觀方面。當然，一套好模具，還應該是維修方便的。由于我國沖壓件批量往往偏小，因此我國沖壓模具在國內市場上壽命問題相對來說并不十分突出，而精度達不到要求、結構不合理、外觀質量差往往成為質量的主要問題。現在我國一些多工位級進模的壽命最長的已可達到3億沖次，汽車覆蓋件沖模壽命也已達到100萬沖次。主要沖壓模具生產企業正在積極貫徹ISO9000國際質量保證體系標準，有越來越多的企業已經通過了認證。這些企業所生產的沖壓模具質量狀況普遍較好。由于出口模具對質量要求一般都比較高，因此，隨著出口模具數量的增加，模具質量整體水平近年來也提高較快。近年來高新技術企業的迅速增加也為模具質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，我們的模具企業除了加強質量觀念以外，還應該在模具設計、材料選用、工藝改進、裝備改善和企業管理等方面多下功夫。
4）模具材料發展狀況
模具材料對模具質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展，模具生產企業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。與此同時還引進了少量國外通用的鋼號。隨著高效長壽命的硬質合金模具的使用日益增多，國內也研制開發出了一些有一定特色的鋼結硬質合金。
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。
為滿足生產要求，國內先后研究開發了一系列新型冷作模具鋼。在高強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。
國內開發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，具有較好的強度和韌性的配合，適用于制造精密復雜模具。
我國的模具鋼應該向著品種規格多樣化，產品精料化和制品化及盡量縮短供貨時間的方向發展。冷作模具鋼應提高其韌性、強度、耐磨性和易切削性，以滿足沖壓模具發展所需。
5 我國金屬成形行業的發展思路
隨著經濟全球化和信息化時代的深入發展，中國日益成為世界性的制造大國和跨國企業的全球采購中心。尤其是我國汽車制造業的迅猛發展，對金屬成形零件、設備、模具、材料等的需求量急劇增長。但是，近來的全球金融危機，將導致全球制造業在較長時期內減緩發展速度。金屬成形行業面對變化多端的市場，必須盡快研究應對的措施。以下是幾點不成熟的意見。
5.1 著力推進行業企業的結構調整和轉型升級
樹立以發展為目標的指導思想，不失時機地推進企業聯合、兼并、重組，包括收購兼并國外有特色的中小企業。加快建立行業旗艦式企業，增進行業企業的國際競爭力。走專業化道路，轉變生產方式，以產品結構調整引領企業走出調整期。通過新產品開發和新工藝、新材料、新技術應用，推進企業轉型升級。
5.2 產、學、研、用聯合，加速科研成果轉化為生產力
應圍繞基礎共性、大型開發和產業化項目，以高校和科研單位為技術支持，企業為應用基地，行業協會牽頭組織，形成產品、設備、材料、技術的企業聯合體，形成既能開發創新，又能迅速產業化的良性循環。加快建設以企業為主體的產學研用戰略聯盟，完善行業的自主創新體系建設。
5.3 加大投資力度，加速沖壓生產線的技術改造
汽車車身覆蓋件沖壓應向單機聯線自動化、機器人沖壓生產線、特別是大型多工位壓力機和伺服壓力機技術方向發展。結合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化、智能化程度，加速沖壓生產線的技術改造，盡早達到國際先進水平。
5.4 金屬成形設備向自動化、柔性化、智能化方向發展
目前，隨著微電子技術和通信技術的發展，金屬成形裝備自動化、柔性化、智能化有了技術基礎。要加速發展數字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車身結構的高強板材成形技術及相關設備如伺服驅動型鍛壓設備等。同時要用新技術積極改造舊設備，使其發揮新的生產能力。
5.5 沖壓模具設計制造技術向信息化、高速化、高精度、標準化方向發展
目前，我國急需發展汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模具和精沖模具。首先必須用信息化技術改造模具企業，發展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術，特別是成形過程的計算機模擬分析和優化技術（CAE）。要提高汽車覆蓋件知識工程水平的模具設計能力，盡快使汽車大型覆蓋件沖壓模具能立足國內生產。
堅持“標準化是基礎，專業化是方向，商品化是關鍵”指導思想，加速我國模具標準化進程，提高精度和互換性。力爭到2010年，模具標準件的使用覆蓋率達到70%以上（其中大型模具所需的60%的零件實現標準化），基本滿足市場需求。
5.6 汽車用材應與汽車工業協調發展
汽車用鋼材應與汽車工業協調發展。應使汽車用鋼板的品種更趨向合理，使之朝著高強、高耐蝕和具有各種規格的薄鋼板方向發展，以改善沖壓性能，盡快滿足汽車工業發展的需要。此外，鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理想材料，擴大其應用已勢在必行。
5.7 建立市場經濟模式，實現管理現代化
在全球經濟一體化進程加快以及中國加入WTO面臨的新形勢下，企業必須迅速建立和不斷完善市場經濟模式，并從企業組織機構、人力資源配置、生產經營活動、產量質量控制、國內外標準、國內國際貿易法規、電子商務、國內外信息、網絡等方面與國際接軌，實現管理現代化。
5.8 加強人才隊伍建設，提高行業人員素質
金屬成形行業加強人才培養，提高行業人員素質的任務迫在眉睫。振興金屬成形行業，需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內外市場、具有現代管理知識和能力的企業家和大批能熟悉掌握先進技術、工藝技能的高級技術人才。只有有計劃、有層次地大力培養充實行業人才，金屬成形技術（產品）、行業（企業）才能跨入國際先進行列。
5.9 發揮中國鍛壓協會的作用，促進行業的發展
中國鍛壓協會是同行業自愿組織的非盈利性的社會團體，協會的宗旨是為會員提供服務；維護會員合法權益；保障行業公平競爭；發揮會員與政府、社會的橋梁和紐帶作用，促進行業技術進步和經濟發展。發揮協會的作用，具有重要的現實意義。
6 結束語
我國發展的重要戰略機遇期仍然存在，不會因為當前這場金融危機而發生逆轉。金屬成形行業要充分利用國家擴大內需來保持經濟平穩增長的有利時機，加快產業結構調整和企業轉型升級，強化自主創新能力和核心競爭力，大力發展先進技術和技術創新，不斷把中國金屬成形行業做大做強，實現由中國制造向中國創造的重大轉變。
【參考文獻】
[1] 中國鍛壓協會.中國沖壓行業的現狀與發展.北京:2004-05
[2] 中國鍛壓協會.中國金屬成形行業現狀與發展.北京:2008-12
[3] 周賢賓,等.中國沖壓成形行業的發展.鍛壓裝備與制造技術,2005,40(1):10-16
作者簡介：宋擁政（1954-），男，中國鍛壓協會行業研究文獻主編、教授級高工、鍛壓裝備技術專家；原濟南鑄鍛機械研究所鍛壓公司副總工程師；南京理工大學兼職教授；南通大學客座教授/研究員 研究方向：伺服驅動型鍛壓裝備及成形工藝、鍛壓行業發展研究。
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