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精密级进模发展概述 |
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作者：中国模协技术委员会资深专家 张顺福 来源：CMJ 中国机械与金属 |
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从模具国家新产品项目评审推荐和2010年第13届中国国际模展“精模奖”评审中看出，近年来中国模具技术有了较快发展，模具整体水平有了较大提升，大型、精密、复杂、高效、长寿命为主要代表的中高档模具又上了新的台阶。以冲压模具为例，占国内模具生产总量40%的冲压模具，其制品覆盖了汽车、电子、通讯、机械、电机电器、仪器仪表和家电等产品范围，在汽车轻量化、新能源、自动化装备、医疗器械、航空航天、节能减排等领域的模具发展势头强劲。其中，代表先进冲压模具技术的大型精密复杂冲模和精密多工位级进模占主流，不但数量有所增加，而且产品水平有明显提升。
从当前国内制造的大型精密复杂冲模和精密多工位级进模的水平分析，在模具结构、制造精度、使用寿命、性能、技术含量和制造周期等方面获得了明显进步。其中，大部分模具在寿命和主要性能上与国际先进水平的差距越来越小，部分高档优质模具的总体水平与国际先进水平相当，不仅完全替代进口，并有一部分模具出口到工业发达国家和地区。
Φ110空调压缩机电机铁芯自动叠铆三列级进模（上模、下模）
精密多工位级进模国内发展领先
体现冲模技术先进水平的精密多工位级进模，具有结构复杂、技术难度大、制造精度高、模具寿命长和生产效率高、附加值高、价格高等特点，所以是重点发展的品类模具之一。精密多工位级进模主要包括：电机铁芯自动迭片级进模、空调器翅片级进模、集成电路引线框架级进模、连接器件与接插件级进模、彩管电子枪零件级进模、汽车零件级进模和家电零件级进模等。这类级进模的应用广泛，市场需求量大，模具的国产化成效明显，是最有希望赶上国际先进水平的模具品类。
（1）集机电技术一体化为代表的电机铁芯自动迭片级进模，具有自动冲压、迭片、扭槽、分组、回转等技术功能，直接冲成铁芯组合的制品，替代了定转子单片生产。近几年，随着高生产率的需求和技术发展，模具技术功能向全方位发展。铁芯大规格自动迭片、铁芯双列直槽迭片、铁芯三列扭槽迭片、铁芯双回转迭片和铁芯双列大回转自动迭片等级进模，国内电机模具骨干企业均能制造，模具水平与国际同类模具水平相当。其中，部分高档优质模具已经接近国际同类模具先进水平，替代了进口模具。例如，宁海鸿达电机模具有限公司制造的Φ110空调压缩机电机铁芯自动迭铆三列级进模，外形尺寸1850×800×480mm，制造精度达到2μm，模具在300吨高速冲床上使用，冲次速度达300冲次以上/min，模具寿命达1.5亿冲次以上，模具技术功能实现三列定子铁芯外径110mm的迭片、三列转子铁芯外径70mm的扭槽迭片和铁芯组合的厚度达105mm。
（2）以高效、长寿命为代表的空调翅片级进模，包括一模12列、24列、36列、42列、48列、60列、72列等模具，模具寿命达数亿冲次，体现了模具寿命长和生产高效率的特点。翅片级进模涵盖了家用空调器翅片、汽车空调器翅片、工业用空调器翅片、大型冷库散热器翅片、整体穿管式空调器翅片和新型异形孔高效空调器翅片等。模具技术已经和国际接轨，模具水平与国际同类模具水平相当。其中部分高档优质模具已接近国际同类模具先进水平。例如，无锡国盛精密模具有限公司制造的一模36列级进模，模具寿命4亿冲次以上和大型冷库散热片级进模，可分别冲制两种不同材质的铝料散湿片和钢料散热片，还可自由调节翻边高度10mm以上，生产规模和技术水平等方面处于国内领先地位。再以三佳谊华有限公司制造的Φ7.2×60列翅片级进模为例，模具含有引伸、冲孔、冲百叶窗、翻边、端部中部异形切、边切、纵切、横切等工步。制造精度达到2μm，模具在高速冲床上使用，冲次速度达260冲次以上/min，模具寿命达3亿冲次以上。
空调翅片36列级进模图样
（3）代表高性能水平的集成电路引线框架级进模，主要有集成电路框架、晶体管框架、分立器件框架等级进模，模具在高速冲床上使用，冲制材料厚度0.02mm的铜片带料，经自动冲压形成引线框架。作为高性能半导体和集成电路的载体引线框架，特点是引线的腿数多、腿距尺寸小、精度高，冲出的制品在镀层处要求无毛刺。目前国内自主开发的引线框架模具产品中，引线腿数量最多的达128条，间距尺寸最小的仅为0.09mm，排数最多的框架已达8排。模具水平与国际同类模具水平相当。例如，厦门特克模具工业有限公司制造的LQP48L引线框架级进模，37工位，制造精度达2μm，模具3排，在12×12mm内冲制48条内外引线腿，最小间距0.12mm，产品的平面度在0.01mm内。其高速批量的生产性能和寿命与国际同类模具相比毫不逊色。厦门永红科技公司制造的引线框架35工位级进模，北京康迪普瑞制造的46工位多排多列引线框架级进模，浙江华锦公司制造的集成电路引线框架64条腿级进模等，解决了腿数多、间距小和精度高等冲裁技术难题，模具水平与国际水平相当。
（4）以精密、复杂为代表的连接器件接插件级进模，包括接插件、电刷件、电器端子和弹簧片等模具，这些品类模具结构复杂、设计制造难度大和精度要求高。其制品特点是尺寸小、曲面多、形状复杂、精度高。近几年，随着市场要求和模具水平提升，高精度微型制品越来越多，从而推动了模具水平又上了新台阶。例如，江苏华富电子有限公司制造的高精度微型连接器件级进模，在高速冲床上的冲速可达2500冲以上/min，模具寿命接近国际同类模具先进水平。无锡国盛最新研制的0.4mm间距的高精度微型接插件级进模，制造精度达0.5μm，最小凸模尺寸仅为0.13mm，采用直接磨削工艺达到镜面，保证了制品的针脚最小处0.17mm和S形折弯精度0.01mm内等高精度要求。其高速批量生产的模具使用性能和模具寿命均接近国际同类模具先进水平。无锡微研制造公司制造的电器端子级进模，实现制品的8个小间距接插点成形、打薄和90°扭转，模具寿命达2亿冲次以上。模具的总体水平与国际同类模具水平相当。
（5）体现高难度成形的彩管电子枪零件级进模，主要有彩管电子枪G3帽、G3底、G5帽、G5底和G1膜片零件等级进模，制造精度达2μm。以G1膜片零件级进模为例，模具在高速冲床上使用，冲制材料0.33mm厚的铁镍合金带料，经自动冲压形成G1膜片零件，精度达到5μm内，3只小方孔尺寸仅0.55mm，多处凸筋变薄成形，将料厚压薄到0.1mm，其成形尺寸和平面精度要求小于5μm，零件不仅形状复杂且精度高，而且外形质量要求零缺陷，模具寿命3千万冲次以上。再以G5底改进型零件模具为例，25工位，含有冲切口、冲展开轮廓、拉深、压筋、切边、翻边、变薄拉深、整形、精冲小孔等工位。冲制材料0.245mm厚的无磁不 钢带料，模具寿命达5千万冲次。由于彩管电子抢零件形状复杂，尺寸精度和形位公差以及外形品质等要求非常高，所以对模具的各项技术指标要求也很高。近几年来，这些品类的模具水平已接近国际同类模具水平，如西安彩虹、无锡国盛和无锡微研等公司。
广东科龙公司制造的汽车刮雨器底盘级进模冲出的产品图样
（6）汽车零件级进模发展势头旺盛。随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展，汽车零件应用级进模生产将更加广泛。形状复杂的冲压件，特别是一些按传统工艺需要多副冲模分工序冲制的中小型复杂冲压件，将越来越多地采用多工位级进模成形。例如，天津津兆机电开发有限公司制造的汽车摇窗机零件14工位级进模，冲压材料1mm厚的高强度钢板，采用多工位级进模成形制品，替代了原生产需5副分工序模具，生产效率提高3倍以上，模具寿命达3千万冲次。汽车骨架件19工位级进模，冲压材料2.6mm厚的高强板，一模左右件成形替代一模一件。广东科龙模具有限公司制造的汽车结构件大型级进模，制品形状复杂、曲面深度起伏大、精度高。这些模具水平和冲压件质量与国外同类水平相当。
精密级进模国外发展概况
精密级进模技术水准的高低，是衡量一个国家产品制造水平的重要标志。精密级进模的市场广阔，因此，工业发达国家在模具技术和功能等方面，不断发展和提升。
（1）电机铁芯级进模。以具有代表性的美国奥伯格、日本黑田和三井等公司制造的大型一模3列铁芯自动迭片级进模为例，制造精度和步距精度均达2μm，模具寿命达2亿冲次以上，刃磨一次寿命达300万冲次以上，冲次速度达300次以上/min。模具制造同期3-4个月。根据需求，模具可设“电子监控技术装置”。
（2）空调翅片级进模。以具有代表性的日本日高、美国OAK和意大利GBS等公司制造的大型一模36列数翅片级进模为例，制造精度达2μm，表面粗糙度Ra 0.10μm，模具寿命达5亿冲次以上，刃磨一次寿命达1000万次以上，冲次速度达280次以上/min，模具制造周期3-4个月。模具技术功能，一模可冲制72列数制品。
（3）引线框架级进模。以具有代表性的日本山田公司制造框架一模3列48条腿数的级进模为例，制造精度达2μm，表面粗糙度Ra0.10μm，模具寿命1亿冲次以上，刃磨一次寿命300万冲次以上，冲次速度达450次以上/min，模具制造周期2个月。根据需求，采用多副级进模与多台高速冲床组成自动生产线，冲制208条腿制品。
（4）连接器件级进模。以具有代表性的德国克兰斯基公司制造的连接件60工位级进模为例，制造精度达2μm，模具寿命2亿冲次以上，刃磨一次寿命400万冲次以上，冲次速度达450次以上/min，模具制造周期2个月。模具技术功能，在一副模具中可分别冲制两种材料不同的零件并能包封成一体的组合件。
（5）电子枪零件级进模。以具有代表性的日本东芝和日立等公司制造的彩管电子枪零件级进模为例，制造精度达2μm，模具寿命1亿冲次以上，制造周期2-3个月。模具技术功能，可在一副模具中实现同材料不同型号的制品。
（6）壳体零件级进模。以具有代表性的美国奥伯格公司制造的罩壳零件级进模，制造精度达2μm，模具寿命1亿冲次以上，制造周期3个月。模具技术功能，制品双向拉深并一模冲出5件，体现了模具高水平，生产制品的高效率。
国内外精密级进模比较
衡量多工位级进模水平，主要包含模具制造精度（包括尺寸精度、步距精度、表面粗糙度），模具使用寿命（包括刃磨一次寿命、冲次速度），模具制造周期和复杂程度等要素。具体如表1、表2、表3。表1 模具制造精度
 表2 模具使用寿命
 表3 模具制造周期
 国内级进模与国际先进水平的主要差距
差距主要表现在以下方面：
（1）模具制造精度方面与国际先进水平相比，在模具的精细化制造程度上低一级。
（2）模具使用寿命方面与国际先进水平相比，低30%以上。特别是刃磨一次寿命低，导致模具维护次数增加，降低了冲压生产效率。还有模具在高速冲床上使用的冲次速度低150次/min左右。
（3）模具可靠性和稳定性方面与国际先进水平相比，在试模和模具使用中的调整及维修时间增加30%以上。国内模具可靠性和稳定性方面的差距较国际先进水平低，是直接影响国内模具的市场竞争力要素。
（4）模具制造周期方面与国际先进水平相比，差距不断缩小，并有一部分模具品类的制造周期已和国际先进水平同步。但是在接单多，而制造周期集中的情况下，导致模具不能如期交货。从总体来看，模具规模化生产的能力和交货期的实现率较国际先进水平低10%以上。
除模具综合水平量化在指标上的差距外，国内在研发能力、人员素质和对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面与国外先进模具企业相比，也存在一定的差距。
形成差距的主要原因
国内设计制造的模具与国际先进水平相比，存在差距的主要原因有以下方面：
（1）人才相当缺乏。尤其是高素质高水平的设计人才、工艺人才、制造人才和高级管理人才等更加匮乏。
（2）先进制造设备的技术掌握与功能发挥不够。
（3）设计制造的自主创新能力薄弱和精细化不够，并对国际先进模具的设计制造基础理论和核心技术的研究等掌握不够。
（4）企业信息化管理程度不高。
（5）标准件品种规格少和质量还不高。生产供应跟不上模具生产的发展，以高精度模具为例，高质量标准件还是主要依靠进口。
（6）模具材料发展滞后更为明显。
正是由于以上因素，制约了中国模具行业和模具技术水平的提高。(end)
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(1/1/2011) |
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