沖壓模具論文
沖壓模具維護的必要性及重點
使沖壓模具保持初期狀態之維持管理，就是沖壓件模具的維護。要了解沖壓工廠的狀態，只要觀察模具維護部門的情形，就能進行某種程度的判斷。維護部門內若有許多待修的模具，一般的情形是，生產性低且加工不良品較多。
適當地實施模具維護管理，對沖壓件工廠依照計劃來進行生產以及提高設備的使用率，都是非常重要的。
沖壓模具維護的內容區分
1.日常維護
是指正常之模具清掃、點檢、及對可動部的給油等作業。此作業是經常確認模具處於正常狀態，也能早期發現異常。
2.事故維護
在沖壓模具進行加工的狀態，會出現某些變化，形成無法繼續使用的狀態。例如，毛邊變大、尺寸不對、發生傷痕、模具零件燒附等情形。
因為發生類似的異常而開始進行模具維護之內容，即稱之為「事故維護」。是模具維護中，內容最多的一項。此維護通常是將模具使用到將近極限進行，若模具維護的時間花費較多，則模具的壽命也就較短。因為是突發性的維護，所以一定會有預定外的設備停止、及緊急維護作業。
3.定期維護
眾人皆知的模具磨耗曲線(圖1)，是存在於每一個模具上的。模具的維護是在異常磨耗的領域附近實施的。這個時期的沖壓加工數是很容易掌握的。在達到規定的加工數時，實施模具維護，就是計劃性的維護。不但容易掌握維護項目，也易控制維護時間。
4.改良維護
為了延長模具壽命(維護周期)、安定品質、容易維護等目的，而改良部份模具特別維護。
維護規則的確立
考慮前記事故、定期、以及改良維護的組合來維持模具狀態，有必要制作規則，盡可能以定期維護來進行模具的維護管理。
維護規則的確立步驟如下所示。
(1)調查每個沖壓件模具的維護壽命。
(2)決定定期維護加工數及維護重點。
(3)實施定期維護。
(4)調查一定期間內的事故維護件數。事故維護較多，是因為至定期維護的加工數設定不良、或是模具信賴度上有誤差。
(5)調查事故維護的內容。
在設定數以內經常發生維護時，降低定期維護的加工數。
確認事故維護的處置內容為臨時處置或久處置。
(6)檢討事故維護內容之臨時處置內容的久對策。
(7)以改良維護計劃來實施久對策內容。
事故維護內容不但是目前使用中之模具的對策，同時也應反應於今后制作之模具上。主要是防止相同內容之問題重復發生。
減少事故維護，可使維護部門有較充裕的時間，在進行細心維護時，可以得到相乘的效果。
模具零件及維護
構成模具之各個零件的壽命都是不一樣的。所以維護的時機也各不相同。必須認知此種情形下，才能進行適切的維護。但并非重復進行維護，就可以使模具可以持續使用。必須有進行模具壽命(總壽命)判斷的基準。
1.刃口工具
下料加工的沖頭(Punch)及模(die)。是沖壓模具中維護周期最短的零件。工具形狀、間隙、表面粗糙度、材質等，都會影響工具壽命。若使用至異常磨耗狀態時，研磨量就會增多，也會縮短工具的壽命。可從進行維護的加工數及毛邊高度雙方來進行管理。
2.滑配工具
彎曲、引伸等成形的沖頭及模。這些零件是以R面及側面(軸承(bearing)面)來滑過材料。所以在初期時滑配面會出現橘皮狀、中期則會出現壓痕、后期則是整個形狀崩潰，因為變化十分緩慢，有點類似下料工具的毛邊，因為無明顯狀態變化，通常都會太慢進行維護。面及形狀的管理是重點。
若有異物混入時，會使滑配面受損，受損部份會復制到制品上，日常管理是其主要原因。影響工具壽命的要因有工具材質、工具肩形狀及表面粗糙度、潤滑油等，也可能以工具的表面處理來延長壽命。
3.彈簧
模具上使用很多的彈簧，卻很少受到適切的管理。長期使用產生的磨損及破損等所造成的事故，對模具的傷害是很大的。因為通常是在看不到的狀態下使用，會較慢發現，所以模具的破損也會較大。因為是從外觀很難判斷狀態的零件，所以應依加工數來定期進行更換。彈簧的使用上，盡量在總撓量較小的情形使用即可。
4.引導柱襯套(guidepostbush)
模座(dieset)的引導柱襯套及內引導(innerguide)(SUB-GUIDE)是維持模具精度的重要零件。給油狀態、偏心荷重等影響所造成的磨耗，會使柱襯套的間隙擴大，就很難保持上模及下模的關系精度，在模具的各個部份就會發生問題。意外的是，有很多模具在此部份的管理都不太確實。必須定期進行更換。
又，經常會發生燒附現象，大都是因為柱(Post)的垂直度不良或太大的偏心荷重。而這種原因，大多是出自模具設計或制作階段。因偏心荷重而產生燒附時，應考慮荷重中心，必須采取將沖床機械上模具裝置的位置錯開等處置，垂直度不良時，則必須重組柱襯套。
5.板(Plate)
模具在加工時會產生極小的彈性變形。因此，長年使用時，其構成板會發生翹曲的情形，是影響模具精度的原因。必須定期消除反翹現象。和模、脫料器(stripper)的材料相接觸的面，當然會留下記號。若這種狀態很嚴重的話，就會使材料壓制不正確，是形成制品形狀不良的原因。
同樣的，沖底部份或襯板(backingplate)的接觸面，在長年使用的情形下也會凹下。這個部份在消除反翹時，應同時進行定期的面再生。板是支援模具精度的重要零件。若板的劣化超過一定的限度時，模具的總壽命也將結束。例如，導套梢(dowelpin)孔、導柱襯套孔及入子穴等的間隙變大。模具承座(dieholder)或模板面的局部扭曲變大，雖然有進行模具維護，但在定期維護前經常須要修理。
6.其他
(1)分隔片(shim)管理
因為重復進行模具維護，沖頭及模具入子部份內的分隔片會增加，若不進行適當的管理，即使模具已進行維護，也會立即發生問題。只要限制分隔片的數量即可。
(2)脫料螺栓
脫模螺栓經長期使用后，會發生螺紋部份破損、頭部磨損、脫料螺栓接觸面凹陷等，是脫模器平行度不良的原因。應特別注意容易漏失的部份。
(3)螺栓
模具大都使用附有六角孔的螺栓。因為實施鎖緊確認(相片3)，而重復組立、分解，有時會使六角孔部份變形，而無法獲得足夠的鎖緊力。細小的螺栓問題特別多。若發現這種情形的螺栓，則必須進行更換。主停止開關所使用的螺栓若有少許松弛，會使螺栓破損，而可能發生很大的事故。
(4)導料器(pilot)
導料器是決定連續模位置的重要零件。必須實施形狀、磨耗、變曲等相關的管理。
設計使維護更為容易的模具構造
在維護沖壓件模具上，沖壓模具的組立及分解的容易度，是進行維護作業的重要因素。圖2是零件裝置狀態下的組立、分解內容。在考慮模具的大小等情形下，決定零件的固定方法或螺栓的旋緊方向等，必須為減少模具翻轉等容易作業之構造。同時也必須考慮零件的組合及分解的情形(圖3)
模具的維護，在企業內仍沒有明確的地位，但沖壓加工中，重要的模具卻是必須進行維護管理的。若制作完模具后，就什麼都不知道了，是不正確的做法。必須注意到模具制造、模具維護、以及沖壓加工之間的平衡。希望能仔細思考一下模具維護的地位。
我國汽車沖壓模具的現狀與發展
隨著汽車工業的快速發展，服務于汽車生產的模具近年來也快速發展。汽車模具種類很多，其中沖壓模具和塑料模具是用量最大的兩大類。此外，還有鑄造模具、鍛造模具、橡膠模具、粉末冶金模具及拉絲模具和無機材料成形模具等。在汽主工業十分發達的國家，為汽服務的模具往往要占到其全部模其生產量的4C%以上。經過多年發展，我國目前為汽車服務的模具約已占到了全部模具產云的113左右.其中，沖壓模具要占一半左右。由此可見，汽車沖壓模具在模具行業和汽車工業中的重要地位。尤其是汽車蓋件模具直接關系到汽車車型，因此其地位尤為重要。
汽車沖壓模具市場情況
據中國模具工業協會發布的統計材料，2006年我國沖壓模具總銷售額約為288億元人民幣，其中出口2.34億美元，約合19.4人億民幣。
根據我國海關統計資料。2006年我國共進口沖壓模具7.55億美元，約合62.5億元人民幣。從上述數字可以得出2006年我國沖壓模具總需求約為350.5億元人民幣，總供應約為288億元人民幣，市場滿足率為B2.2%。其中就國內市場來說，總需求為331.1億元人民幣，總供應約為268.6億元人民幣，市場滿足率為81.1%。在上述供求總體情況中，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，因此技術含高的中高檔模具市場滿足率要低于沖壓模具市場總體滿足率，而技術含量低的中低檔模具市場淺足率要高于沖壓模具市場總體淺足率（港資、臺資、外資企業自產自用的沖壓模具未計入上述數字之中）。
汽車沖壓模具是沖壓模具中的主要部分，由于進口量大，因而其市場滿足率要略低于上述數字。
汽主沖壓模具市場除了上述數字之外。還有許多特點應引起注意：
1、汽車車型開發的周期性每開發一款新車型，約有80%的模具也需要新開發，即使是變型車，也有很大數量的模具需要新開發，尤其是車身沖壓模具更是如此。同時，新車型的開發有一定的周期性.一是換型周期越采越短，二是換型需耍時間，這就會影響到汽車沖壓模具的市場周期。
2、國內合資品牌和國外部分品牌車向國內采購模具的趨向日漸明顯
由于國內模具的快速發展以及技術上的明顯進步，再加上國內模具價格低廉，因而近年來國內一些合資品牌車已有許多模具由過去的國外進口轉而成為在國內采購。同時，國外一些品牌車也開始越來越多地從我國采購模具。這一趨向不但已經明朗化，而且今后將進一步發展。
3.對模具的質量要求越來越高
沒有國產模具的低成本，就不會有國產品牌車的飛速發展，這已被大家所公認。但低成本的模具并不意味著低水平，這一觀念尚未被大家所認可。在低成本開發多品種的同時，國產品牌車要快速發展和提高品質，一定離不了國產模具水平的提高。國產車不但要在中低檔市場上繼續發展而且一定會在中高檔市場上不斷提高其市場占有率，這一趨勢也是十分明顯的。因而，對模具必然會提出越來越高的要求，這也是汽車沖壓模具市場的必然趨勢。模具企業應該充分認識這一趨勢，并要依靠技術進步來保持低成本，并不斷提高模具質量。
汽車沖壓模具水平狀況
近年來，我國汽車沖壓模具水平已有很大提高。大型汽車沖壓模具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已能成套生產。部分高檔轎車的沖壓模具國內也能生產了。
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。國家科委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集成系統于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產。
經過"十五"的發展，汽車沖壓模具生產企業應用CAD/CAM/CAE技術的已越來越多。現在，_有許多企業已實現了三維CAD，有更多的企業正在由二維向三維過渡，總圖生產正在逐步代替零件圖生產。參數化設計和數字化制造已開始走進模具企業。
在沖壓成型CAD軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并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，目前已經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)技術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、制作精度低，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。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌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、液壓成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出了降低成本、提高效率等優點。
2.模具設計與制造能力狀況
就我國模具行業綜合能力和水平來看，對于中檔及其以下汽車的沖壓模具，國內目前已完全有能力可以設計制造，滿足用戶所需，部分高級轎車的沖壓模具其國內也已開始生產。
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面，無論加工工藝和能力方面.轎車覆蓋件模具具有設計和制造難度大。質量和精度要求高的特點，可代表履蓋件模具水平。雖然在設計制造方法和手段上面已基本達到了國際水平，模具結構方面也接近國際水平。在轎布模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量、精度、制造周期等方面，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二位級進模和多功能模具，是我國重點發展的精密模具品種。用于汽車零部件生產的多工位級過模近年來已越來越多地出現于市場，最大的級進模的長度已超過4m。不等厚焊接板的沖壓模具及高強度板的沖壓模具也已越來越多地見諸于市場。這些都表明我國汽車沖壓模具的設計與制造能力的進步和發展狀況.
汽車沖壓模具制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己越來越多。NC、DNC技術的應用越來成熟，可以進行傾角加丁和超精加工.這些郁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米越被認可，碳化物覆層處理（TD處理）及許多鍍（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。激光熱處理、激光切割和激光焊接技術也得到了應用。
3.專業化程度及能力分布狀況
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。國外模具自產白配比例一般為30%左右。我國沖壓模具自產自配比例約為60%左右。這就對專業化產牛了很多不利影響。現在，技術要求高、投入大的模具專業化程度較高，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。由于自配比例高，所以沖壓模具生產能力的分布基本上跟隨沖壓件生產能力的分布。但是專業化程度較高的汽車援蓋件模其和多工位、多功能精密沖模的專業生產企業的分布有不少并不跟隨沖壓能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，但其主要用戶不在四川。另外，企業之間近年來正在逐步形成"戰略聯朋"。形成聯盟的企業往往以一個實力強大和水平較高的大型模具廠為核心。在一定的地域范圍內有很好的協作關系，包括原材料、工藝、技術及市場乃至資金和人員方面的協同等。長春及其周邊地區、哈爾濱及其周邊地、湖北十堰及其周邊地區、京津冀有關地區、成渝有關地區、上海及其周邊地區、蕪湖及其周邊地區等都已形成了由一大批企業組成的汽車沖壓模具的"聯盟生產基地"。雖然這個名稱不一定確切.但卻已初步形成了布局。
汽車沖壓模具的發展重點與展望
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。
1，產品發展重點。沖壓模具共有7小類，并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摸其及大型多工位進模、連續模今后將會有較快的發展。
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和大型精沖模.并不斷提高其精度。
2、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，發展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術的應用，并持續提高其集成化程度和效率，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、智能化和網絡化方向發展，并提高模具CAD、CAM和CAE系統專用化程度。為了提高CAD, CAF, CAM技術的應用水平，建完整的模具資料庫及開發專家系統和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術來說，發展重點在于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制模技術。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產供應也是汽車埃具技術發展重點之一。
為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術也是發展重點。
摸具數字化制造、系統集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應用技術等方面形成全方位解決方案，提供模具開發與工程服務，全面提高企業水平和模具質量，這更是沖壓模具技術發展的重點。基于數字化和信息化的各種慮擬制造技術將在較長時間內一直作為模具企業的技術發展重點。
3.其他發展重點
由于歷史和體制上的原因，我國模具專業化和標準化水平一直很低，其中沖壓模具的專業化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模具的發展。根據國內外模具專業化情況來看，專業化可以有多層意思：⑴模具生產獨立于其他產品生產，專業生產模具外供；⑵按模具種類劃分，專門從事某一類模其（如沖壓模具）生產；⑶在某一類模具中，按其服務對象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模其中的某種模具（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；⑷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；⑸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、專門進行腔強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門從事拋光業務的企業等等。這種多層次的專業化促進了模具行業的發展。因此也是發展重點。
由于國際汽車市場上主要企業之問的技術標準不統一，我國又引進了許多國外企業的車型，國內自己又開發了不少車型，因此技術標準"各自為政"的現象十分普遍。為了利于生產和提高質量，參考國外技術特點和優點，建立我國自己相對統一的汽車模具標準是十分必要和十分重要的。這一標準不單是模具標準件的標準，還應該有模具設計和使用標準等。這一標準化工作的確立也是發展重點之一。
作為一個行業，還應調整和處理好企業之間的協同和競爭的關系。協同是十分必要的，我們要向國外和我國臺灣省的同行學習。競爭也是必要的，但應該是公平、透明和合理合法。模具企業之間和模具供需之間都要建立和諧的關系，以求共同發展。
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