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中国锻压行业“十三五”发展纲要——冲压行业

发布时间:2016-07-22 16:28 点击数:188

一、“十二五”期间行业发展

 

目前,全国冲压行业约有超过2.5万家生产企业,200多万从业人员,年生产2800万吨冲压件,总销售额达4000亿元,年消耗3mm以下薄钢板材4500多万吨,采购冲压模具费400亿元(仅指冷冲模,不含热成形和注塑模),新购冲压装备费用200亿元。目前,汽车冲压企业是我国冲压行业的主体,大部分还未从整车厂分离出来,企业具有相当大的规模,并有大量的零配件厂相依附。

 

我国冲压行业经过2001至2010年十年快速增长后,进入平缓稳定的发展阶段,正在从规模和数量的竞争发展转向高质量、高性能、多品种和高性价比的竞争。“十二五”期间,冲压行业在汽车用高强度钢板构件的材料选用、冲压设备和模具更新、冲压工艺改进及其软件开发与应用方面取得了一系列进展,虽然冲压行业的信息化、数字化建设起步时间不长,但是已经显著提高了产品质量和生产效率,获得了客观的经济效益和社会效益。

 

超高强钢和热成形用淬硬性高强钢在汽车领域得到广泛应用。HC450X,HC600X,HC660X(相当于DP780,DP800和DP980)等冷轧双相钢、超强钢在车门防撞杆、门槛、前纵梁及纵梁封板等方面得到应用,特别受到一些重点汽车制造企业的青睐。在热成形领域,带铝硅涂层的22MnB5在一些重点汽车制造企业得到了广泛应用。在一些重点汽车制造企业,采用热成形的零件高达22个之多。碳纤维等复合材料的应用也正在研究探索之中。

 

目前,冷冲超高强钢模具已经全部实现国产化。在模具工艺、材料及调试方面已经形成了自己的标准。在冷冲超高强钢模具领域,目前国内水平已经与国际接轨。热成形领域,国内初步具备了整线集成能力,除线性软硬分区的热成形模具外,简单零件的热成形模具已经具备国产化的能力。部分企业已经具备起草热成形模具标准的能力。模具设计制造水平大幅提高,大型轿车覆盖件模具及多工位、级进模具国产化率有很大提高,也能生产与3000次/分高速冲床配套的精密多工位级进模,模具精度能达到1纳米,冲模最高寿命达到5亿次,并承接国外部分项目的模具设计制造。

 

级进模压机和多工位压机在冲压领域得到了越来越广泛的应用。随着人工成本的增加,各种自动化设备与装置应用越来越多,压机自动化水平越来越高。伺服压机和高速压机不断被企业投入到新的项目中,实现生产效率全面提高。在技术研发上,三维设计工具被逐渐推广应用,CAE软件得到了大量应用。,ADAMS和Ansys等在高校使用的软件已经走进了企业,促进了多连杆高速压力机、伺服热成形压力机、大型多工位压力机的研发。掌握了大吨位大台面机械伺服压力机技术,国内首台套25000kN伺服压力机在2014年通过用户验收。掌握了机械压力机多连杆传动技术,并编制多连杆传动设计优化软件,实现了多连杆技术的自动设计与优化。冲压设备走向了专业化发展道路,在设计方面实现了核心部件的标准化,在生产制造方面建立了专业化生产基地。国产大型冲压自动化生产线及中小型多工位压力机已广泛应用于冲压生产中。特别值得提出的是我国已经可以自主研发和制造精冲压力机,中小型精冲压力机基本可以国产。在高速精密冲压力机成形方面也取得了重要的进步,小型高速精密冲设备也已基本可以实现国产化。

 

封头成形是板材成形的一个特别的领域,我们将封头成形纳入了冲压成形领域,依据目前掌握的情况,我国已经完全掌握了各种封头的制造技术-旋压和压制封头技术,封头生产完全实现了国产化。我国的封头压机已经达到国际先进水平。

 

国内也开始具有了自主知识产权的内高压成形压力机,2011年起,国产内高压成形压力机在中国诞生并交付用户使用,“十二五”期间近20条内高压成形线在国内先后投产。

 

冲压技术得到发展,“十二五”期间,内高压成形技术已成熟应用于骨架类管状类零件,板材充液成形技术依托国家重大专项课题正在开展研究工作,未来将有顶盖、发罩、门板等产品的应用,并在新产品开发及小批量研制方面凸显优势。激光拼焊板的冲压技术也得到广泛应用。覆盖件及复杂件冲压成形技术,实现了大型自动化生产方式,引入了一模多件和短工序等先进工艺理念。自主开展SE同步工程工作。轻量化推动了辊弯行业的飞速发展,很多等截面产品被辊弯加工方式所代替,变截面产品辊弯成形也在开发中。多点数字化成形、柔性拉伸成形等三维曲面柔性成形技术在航空、航天、建筑等领域中的应用取得新进展。为了补充传统冲压加工方法的不足,先进的成形技术也得到了发展和应用,如精冲、液压成形、电磁成形、超塑成形、多点模成形、单点渐进成形(也有称滚压成形)和连续多点渐进成形技术等。其共同特点是精密、柔性、快速和复合。“十二五”期间,铝镁合金冲压成形技术、三维辊压成形/冲压连接技术得到开发和应用。越来越多的三维复杂零件需要采用精冲复合成形工艺,产品从等厚度发展到不等厚度,从二维平面精冲件发展到三维立体精冲件。

 

高速精密冲技术得到快速发展,国产高速冲压机的速度达到2000次/分钟,正常生产的薄料小步距的高速冲压模具速度一般1000次/分钟,高的达到1500次/分钟。大步距(>30mm)模具长度达到1600mm的生产速度达到300次/分钟。高速冲压生产高精度产品的精度达到冲裁±0.01,成形折弯±0.015。精冲复合成形工艺的典型例子是汽车Z形连接杆、机油泵链轮、变速箱同步环、斜齿轮、碟形齿轮等。精冲-挤压复合成形的典型例子是变速换挡机构零件、曲轴的平衡重毂体等。一般的厚板精冲已经在轿车排气系统得到广泛应用,提高了制件断面质量、降低了生产成本,间接节约了能耗。

 

适用于精冲的钢材取得良好进展,国内已发展有多家企业从钢厂订购热轧钢卷,通过二次加工,再供给精冲公司。钢材的内部组织、厚度公差、表面质量都基本能够满足行业要求。但在材料品种方面,尚不太齐全。国产精冲压力机性能稳步提高,销售量正在加大,已形成取代进口设备的良好势头。精冲从材料选用、表面抛光、表面涂层和到工艺编排都获得了高度重视,模具的寿命和复杂程度都有所提高。精冲单工位复合模的工艺设计已经十分成熟,具有多个工位的连续模取得较大进展,纵向级进模也已开始研究。精冲软件在应用中尚不太普及。

 

精冲件自主品牌汽车的配套市场几乎全部覆盖,合资品牌汽车市场,欧美系的中低端车型也已基本覆盖,日韩系车难于进入。出口市场有逐渐增大的趋势。精冲件市场总量稳步增长。“十二五”期间,中国锻压协会积极推动精冲技术的进步和人才培养,在行业的推动下,企业内部以及部分大专院校,已相当重视精冲技术人才的培养。企业主要针对实用人才的培养,而大学则注重培养硕士、博士研究人才。

 

近几年在提升管理能力方面,企业已真正认识到管理出效益、管理上质量,逐步健全了管理制度,一些企业引进ERP系统,实现了网络办公,大大提高了工作效率。从市场销售,物资采购、生产调度、成本核算到仓储管理全部实现计算机系统覆盖。数字化、智能化工厂模式开始得到应用,使冲压车间的现场管理得到很大改善。更加重视能源费用节约,普遍采用“削平填谷”,充分利用夜间低电价区间组织生产。一些企业开始运用国际上先进的管理理念及方法,引导技术创新,不断革新,推动工艺的持续改进。

 

冲压管理系统已经开始在部分企业运行,在提高工作效率方面起到了一定作用。许多汽车行业冲压车间隶属于主机厂,一些主机厂大部分与海外汽车厂合作,因此汽车冲压车间的管理水平较高,已经接近或达到世界先进水平。

 

二、“十二五”期间行业存在的问题

 

虽然国内冲压行业取得了很好的成绩,但大部分集中在一些主机厂隶属的企业。成千上万的中小型冲压企业与国际先进水平和市场需求相比,在经营理念、工艺研发、产品设计、装备及模具技术和人才资源等方面都还有较大差距。如果我们站在整个冲压行业来看,无论是一些主机厂隶属企业,还是独立的冲压企业,模具与工业发达国家相比仍有10年左右的差距。特别是针对一些中小冲压企业,研发投入不足、创新能力薄弱、数字化和信息化水平较低、人才发展滞后等都是共性问题。企业管理原始,技术开发和档案管理落后,企业运行流程建设没有足够重视,企业文化建设没有达到应有的高度。现代市场环境方面,中低档产品的市场竞争尤其激烈,在此影响下,整个冲压行业面临市场健康发展的严重挑战。

 

冲压板材自给率尚好,汽车薄板能够满足95%左右,但是品种配套不齐全。如高强度轿车用钢板,合金化镀锌板、铝板、超宽薄板(1650mm以上)等都依赖进口。国内部分材料性能还达不到国际水平,国际技术壁垒依旧存在。新材料研发和投入市场的节奏跟不上企业发展的步伐。

 

高端模具材料依旧依靠进口。国产模具材料,目前主要还是中低端产品,企业盈利水平有限。大型、精密、复杂和长寿命的模具大部分依赖进口,模具设计、制造和材料都满足不了国内汽车发展需要。从2010年模具产业出口首次超过进口,出现外贸顺差以来,到2014年,顺差达23.3亿美元,可是冲压模具却出现逆差,每年进口都多于出口,长寿的模具大部分依赖进口。冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要,而且标准化程度尚低,大约为40%~45%,而国际上一般在70%左右。

 

冲压高端设备,如伺服压机,大吨位多工位压机,高档内高压成形生产线,高档热成形生产线等设备目前多数还是依靠进口。国产冲压设备在精度,特别是稳定性等技术指标方面明显落后于国际同类产品,而核心的整线集成控制技术有待进一步提高及突破。

 

国内冲压行业竞争激烈,已经进入白热化阶段,中低端产品产能严重过剩。模具企业重复低水平建设,竞争同样进入白热化阶段。冲压行业劳动强度大,人才流动和流失比较严重,影响了企业技术的传承。高端人力资源短缺将成为制约中国冲压行业发展的重要因素。地域性的物价指数也影响到部分模具企业的发展。

 

冲压行业自动化水平有待进一步提高。级进模生产,多工位生产在批量比较小的项目中应用还是不够广泛。自动化程度低,较欧美日等发达国家还有很大距离。手动生产方式在部分低端企业仍旧是其主要生产方式。虽然一些合资厂和主机厂实现了自动化冲压,但还有很大比例的冲压生产线是手工操作,劳动强度大,效率低。一些老国有企业的装备和工艺还很落后。

 

目前,冲压行业管理系统集成度低,对提高企业管理水平作用有限;数字化车间管理是未来发展趋势,需要普及这方面的基础知识。

 

专业技术人才不能满足需求。我国专业化的冲压企业中,能够掌握CAD/CAE/CAM模具设计软件的专业人才缺乏,掌握CAE设计分析技术的人才更少。针对伺服冲压生产线运动干涉模拟分析应用技术的工程技术人员还非常少。

 

行业缺乏深层次的专业技术培训。模具钳工的培养还缺乏体系,与模具企业和整车企业的需求有很大差距。

 

冲压行业从业人员对冲压文化认识模糊,没有将冲压生产看成是一个“艺术品”创造过程,不但对一般美感唯有追求,更谈不上对“质感”美的理解,这也是制约冲压生产向高档发展的文化因素。

 

精冲是在普通冲裁基础上发展起来的强力压边精密冲裁工艺,其工艺原理是在三动压机上,借助精冲模,在强力作用下,使材料产生塑性——剪切变形,是一种高质量、高效率和高附加值的加工工艺。精冲在我国发展取得重大进展,但在精冲材料生产、设备可靠性和模具制造技术方面与市场对其的要求仍然存在巨大的差距,特别是生产设备、模具和工艺技术一体化解决方案,设备的可靠性及精度和模具的精度与寿命,以及产品应用范围需要进一步研究和开拓。

 

高速精密冲压技术综合了高速精密压力机技术、高精密冲压模具技术、高品质材料技术、智能控制技术和绿色制造为一体化的高新技术,具有高生产效率、高质量、高一致性及节能降耗、节省人力、降低成本和确保安全生产等特点。近年来,中低档模具已完全实现自给,以大型、精密、高效和高性能模具为主要代表的高技术含量模具自给率仍然较低,只有60%左右。由于受模具材料、热处理技术以及制造装配技术等相关因素的影响,中国模具寿命普遍低于国际先进水平,差距在30%以上。国内高速冲压设备厂家如雨后春笋般成长起来,但设备速度与国外还有很大差距,精度也需要继续提高,中低档机床开始取代进口,但高档机床基本全部进口。

 

市场方面缺乏供需方互相了解的网上平台。冲压企业分散、发展不均衡,除了主机厂的冲压件厂和合资兴建的冲压件厂,大多规模较小、布局分散,工艺水平落后。许多汽车集团大而全,形成封闭式内部配套,导致各企业的冲压件种类多,生产集中度低,规模小,易造成低水平的重复建设,难以满足专业化分工生产,市场竞争力弱;汽车冲压行业面临激烈的市场竞争,处于“优而不胜,劣而不汰”的状态;

 

冲压生产地区发展不平衡,南方先进、北方相对落后。先进冲压工艺应用不多,吸收、转化和推广速度慢。企业技术开发费用投入少,国外汽车企业的研发投入占年销售额的3%~5%,我国重点企业实际投入却不足1%,而零部件投资不到整车总投资的30%,导致企业对先进技术的吸纳应用慢,开发创新能力弱,科技成果向生产力转化慢。我国许多冲压新技术起步并不晚,有些还达到了国际先进水平,但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多,有的仅处于试用阶段,中小企业在这方面的差距更甚。国内企业大部分仍采用传统冲压技术,对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。

 

冲压行业存在的重大问题是缺少企业间的足够交流,重复研究、重复开发和重复投资现象非常严重。在冲压行业中既没有了政府的强制沟通,也没有形成具有市场模式的规范交流,引起的浪费巨大。

 

冲压行业除了汽车行业外,在电子电器、厨具、通讯设备、电机行业、航空、农机和工程机械等行业应用广泛。除电子电器、通讯设备、家用电器和移动信息行业中小形冲压件生产使用一些先进的自动化生产线外,其它的大中形冲压件生产水平普遍落后于汽车行业。

 

三、解决措施

 

冲压行业从工业文化到企业管理都存在一些问题,如何能有效地推进这些问题的解决必须引起行业的足够重视。如果我们不能够寻找到有效的切合实际的解决途经,行业企业老死不相往来、夜郎自大、产能过剩、价格恶性竞争以及效率和效益低下等凸显的问题将难以得到有效控制。

 

积极推动企业文化和工业文化建设,切实形成有利于工业发展的整体文化,这是解决当前许多工业发展问题的重要文化基础。正如在《中国锻造行业“十三五”发展纲要》中指出的那样,积极地开展行业交流,努力推动企业文化、行业文化和工业文化的建设。坚持质量是人素质的体现,坚持与优秀用户一起成长;坚持尊重可靠的竞争对手;坚决放弃物美价廉而提倡物有所值,以及不以低价竞争为本的现代思想理念。

 

中国工业进步是举世触目的,但这个成绩给我们带来的文化变革会让我们持久地受益,我们必须善于工业变革,更要善于文化总结。冲压行业是制造业中的基础产业,其发展大大受到原料供应和产品需求用户的制约。要想有所作为,必须更加注重思想观念、工业理念的培养,这不但有利于我们自身的行业或企业发展,也有利于推动我们的合作伙伴进步。当前,冲压行业需要如下的思想观念和工业理念:

 

  1. 建立开放的交流和共赢的思想,坚决消除闭关自封以及盲目自尊的文化,要特别重视见多识广文化的饯行。

     

  2. 质量是习惯,成为每一个人的自觉追求,产品质量要从个人的审美文化做起,提升现代的美学修养会提升人的质量习惯。

     

  3. 要特别打击以点盖面、以偏概全和以模糊替精细等的思维逻辑,切实建立诚实与信任,责任与担当的文化基础。

     

  4. 建立以时间、时间节点为主线,以提升效率和效益为目的的精细管理思维模式,实现精益的永无止境的管理理念。

     

  5. 劳动是习惯,动手是素质和能力的体现!动手也是一种修养,一种思维锻炼的最佳方式。动脑、动嘴不如动脚动手,劳动光荣和劳动就是创造应成为时代的思想和理念。

     

  6. 竞争是一种本能,得到合理约束会是这个时代的思想,合作共赢不能简单地理解为用户哲学,也是与竞争对手的哲学。

     

  7. 依赖是创造力最大的障碍,是生存最大的毒药。而依赖在工业中的主要表象是没有进取和责任心、没有激情和不服输的斗志和没有理想的彷徨和怨气。这种依赖心里和行为产生的根源是被委曲了的呵护和照顾,是缺少独立生存和发展能力的具体表现。这个文化在计划经济时代也得到了无限的加强。

     

  8. 要为维护诚信支出成本,让诚信成为企业的重要软实力。

     

  9. 实事求是仍然是这个时代需要的主流思想,正确理解和运用实事求的理念和思想至关重要,实事求是思想在工业领域的核心不是不需要绕道,只是我们需要正确地评价自己和别人,一个不能看清自己和接受自己现实的企业是非常难以有进步动力的,而一个很能看清自己企业,而没有以上八点正确思想观念和工业理念的企业也是要面临退步和倒闭的。

 

加大汽车冲压用材的研发支持力度,倡导组织材料制造商与用户的合作关系,协调相关企业积极开发和应用新的汽车用材料。对于国内牌号略低于技术壁垒的材料,由政府制定鼓励政策采用国产化材料,必要时对部分涉嫌垄断的企业开展调查。

 

积极组织非汽车行业冲压企业的交流,努力推动非汽车中小型冲压件的自动化、数字化和信息化生产技术和设备应用。特别是在这一领域加大推广伺服冲压设备与技术的应用。研究制订适合与中国使用环境下的伺服技术规范和标准。

 

注重推动非汽车行业中大型冲压件生产技术的扶持,特别是飞机、电机和农机等行业的冲压件生产要给予特备的政策引导。

 

建议国家支持、鼓励一批软硬件都比较优秀的企业加大研发投入。采用财税政策扶持国内高端外覆盖件模具制造企业,积极支持、鼓励模具钢生产企业开发高端模具钢材料,认真切实地开展模具热处理工艺及表面处理技术研发。

 

支持国内热成形线的集成和相关工装设备的国产化;支持国内企业研发热成形相关的新的工艺、模具及工装设备;支持国内企业研发热成形生产用材料及涂覆技术。对于热成形模具,希望政府在税收政策上给予支持,使其在“十三五”期间能够发展壮大。

 

冲压行业未来需要大批高水平的科技人才,大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家和大批能熟悉掌握先进技术、工艺技能的高级技术人才。有计划、有层次地大力培养充实行业人才,冲压技术(产品)、行业(企业)才能跨入国际先进行列。国家和企业共同培养这些人才。国家创办学校为其提供学习现代技术理论及管理经营理念的机会,进入企业实习既可以提高动手能力又可以加强对现代技术及经营之道的理解。国家和社会力量办学,企业提供实习机会并享有优先挑选学员的培养方式,有利于培养出冲压行业未来发展所需要的综合型人才;特别需要制定行之有效的国家购买式的人才再教育体系,把人才再教育体系纳入工业发展和科技发展领域进行管理。

 

积极引进发达国家装备制造业的关键装备技术、配套零部件生产技术,并努力消化、吸收与创新,最终实现国产化,带动中国传统制造业的转换升级。在此基础上,逐步加大自主开发和自主创新的力度,使装备制造业的技术创新模式由引进技术型向引进技术和自主开发相结合型转变,进而走向自主创新型;特别需要强调的是国家应利用一切可行的办法推动国内企业首台套使用。

 

为提高冲压行业整体发展,应积极发挥行业协会和学会的作用,利用行业协会和学会各自的优势,推动冲压技术和冲压行业发展,具有重要意义。

 

积极鼓励下游行业组织制定供应商标准的标准实施体系,加大对行业协会商会制定行业标准的支持力度,特别要加大零件标准和检验标准的制订,让标准成为创新和驱动发的指针,而不是产品合格的门坎。

 

切实进行财税制度改革,特别要对大中型国有企业的支付能力和支付信用进行整顿,尽快建立国内交易信用证体系,消灭或减少汇票的使用。

 

提高行业自动化水平,减轻工人劳动强度,提高生产效率。在自动化基础上加快企业信息化、网络化发展。整合企业资源,淘汰落后的工艺和装备,走专业化、规模化和绿色环保的发展道路。对绿色环保的工艺加大政策扶持,给企业提供税收优惠。加快研究大型伺服压机技术及热成形、内高压成形等装备技术。建立行业发展基金,专项研究基础技术及新工艺课题,研发的技术成果由基金建立单位分享。

 

四、“十三五”期间的发展与需求分析

 

2014年我国汽车销量超过2300万辆,成为全球最大的汽车市场,未来5年将会继续领跑世界汽车市场。因此,今后5年我国汽车冲压市场也会同步发展,不仅是生产规模的做大,更是制造能力的做强。与汽车冲压相比,我国的电机制造、拖拉机和工程机械制造等行业用冲压也将有巨大的发展,适合于精冲、精密高速冲的产品将有很大的增加。特别需要强调的是配套于电子电器、移动信息和家用电器等行业的中小型冲压件市场仍然具有一定的潜力。

 

冲压向自动化,数字化和智能化方向发展是必然趋势。高速高效及组合冲、多功能及智能模具也是发展的方向。厚板精冲、铝板及复合材料冲压、模内组装、纳米级薄板冲压等都有许多课题可以研究。冲压在线监测、仿真与虚拟技术的应用、信息化的应用等等都有较好的发展前景。

 

未来发展趋势中,国外市场份额将不断扩大,并且国内企业在国际高端冲压领域市场份额也将不断扩大。可以预计到2020年中国将成为世界上热冲压产能最大的国家。到2020年中国将完全具备热成形整线开发能力。针对冲压行业的高度集成的数字化管理系统开始在行业应用,将逐渐实现数字化设计与制造,工作效率和管理水平也将大幅度提高。

 

目前,全球的热冲压生产线已超过300条,年产热冲压构件超过4.5亿件。但是,大部分热冲压生产线和产品分布在欧洲和美国,我国只有50条生产线。在生产汽车板的钢铁企业中,只有宝钢建起了热成形板料生产线,武钢建起了一条试验研究用热成形机组。沃尔沃(Volvo)预计今后汽车车身内40%重量的构件可以采用热冲压成形。2014年我国乘用车销售1970.06万辆,占汽车总销量83.8%。预计10年以后至2025年,我国每年将需要热冲压成形汽车构件400万吨,约1.6亿件-2亿件,至少相当于130-150条热冲压成形机组生产线的年产量。因此,超高强度钢汽车构件的热冲压成形设备的开发与制造,是我国冲压行业今后十年内的重要发展方向之一。

 

超高强钢和热成形用淬硬性高强钢方面,需要研究抗拉强度更加高,冲压性能更加好的材料。先进热成形处理AHFT新工艺,用以制造超高强塑性汽车构件(强塑积PSE≥1530GPa%)。热成形超高强度构件的伸长率和强塑性得到显著改善和提高,进一步拓展热成形构件的强塑性级别和汽车构件的应用种类。在铝板成形方面进行研究,开发出适合外板成形的低回弹铝合金板材有巨大潜力。

 

除汽车领域以外、造船以及军工领域对高强度钢板冲压的需求在急剧增加;在航空、航天、建筑等小批量、个性化制造中,对柔性成形技术的需求将在不断增加。如渐进成形的特种冲压成形也将存在一定的市场。

 

未来几年,中小型冲压件全自动生产线会有较好的市场。电子电器、家用电器和信息产业用冲压件需求将处于国际领先地位。

 

切实支持开展冲压新技术特别是基础理论与应用技术研究,如开展针对热成形模具热流道仿真技术研究,研究模具在线快速修复技术,研究镶块的环保涂层技术;开发针对冲压行业的数字化管理系统研究。同时也要开展冲压设备主要零件基础材料、热处理工艺的研究等。

 

在人才方面,要注意培养冲压产品同步开发人才,冲压工艺设计人才,冲压虚拟制造(CAE模拟分析等)人才,冲压生产线自动化(PLS模拟分析等)设计、规划、制造和管理人才,冲压模具设计、制造、调试人才,冲压设备研究开发人员,质量管理人才,生产管理人才。在人才方面,国家不应把人才专业进行概括评定,而应在产业中进行细化,在教育进行综合。从而实现素质教育,差异化就业而增加人才的凝聚力。

 

“十三五”期间,需要开发或推广减重、节材方面的设计软件。开发适用于冲压特性的伺服驱动技术;以及冲压生产自动化设备与技术。在冲压生产方面,急需要解决在工艺时间不可缩短的情况下,如何减少工件的中间定位、输送传递和工模具更换时间技术难题。

 

冲压材料成形、拉深性能基础研究应得到加强,特别是材料应力应变曲线的数字化研究具有重要的现实意义。厚板精冲要在理论上总结提高,要把现实排气系统连接法兰的厚板精冲提升到理论的高度,总结现状,指出不足,提出方向,延伸应用。

 

依据目前行业发展的形势看,国内精冲、精密高速冲,以及渐进成形等技术和设备仍然有巨大的发展空间。

 

2016-2020年,冲压行业在技术与市场发展方面将会有一个大的飞跃。其中模具设计制造技术正在向以计算机前的操作逐步代替现场操作,以高精度加工代替人的手工劳动。模具的设计、制造高度标准化。单件生产方式向流水线式生产方式发展等。国外先进的大型外覆盖件模具企业在模具制作的很多方面与国内企业大不相同,值得我们很好的借鉴。其中消灭钳工是一种目标,主要是指极大地减少或完全避免修磨和调整钳工(装配钳工还是要的)。目前国外已基本实现这一目标,除修磨拉延面和拉延凸圆角外,推磨、修模和调配钳修已大部分属于异常或弥补设计和制造的缺陷,不再是一件必要的和正常的工作。

 

“十三五”期间或未来一段时间内,我国将需要研究开发和扩大使用满足高成形性能的轻量化新型材料,如:碳纤维、复合材料等;需要自主研发精密、复杂的冲压模具,特别是应用于高强度钢板冷冲压模具材料的研究将得到重视。一定会开展热轧钢板黑皮钢技术的研究,以及热成形钢板技术的研究。为提高材料利用率,激光焊接的板料应用会不断增加。具有高度柔性和适应“及时生产”要求的冲压设备将应用到冲压行业中,其中包括大型伺服压机、热成形技术和内高压成形装备和技术等。

 

“十三五”期间,还需要开展变截面三维辊压(渐进或滚压)技术的研究,满足于单件低成本开发的需求;自动化生产将逐步替代手动生产方式,级进生产,多工位生产和国产高速大吨位冲床将在企业中得到广泛应用。

 

“十三五”期间,需要开展超高强汽车构件用钢板的开发与生产,进行三种强塑性级别的超高强塑性汽车构件UHSDAP用钢的化学成分设计、生产工艺流程、关键工艺技术参数和组织性能控制研究。开展实验室试验和现场工业试制。开发和完善短流程CSP热轧超薄带酸洗板的开发与生产,进行钢板和构件的性能质量检验分析。开展铁素体-残奥F-TRIP型、贝氏体-残奥B-TRIP型、马氏体-残奥M-TRIP型(即Q-P钢)的UHSDAP构件的短流程-深加工技术研究等。在这一基础上,需要进行超高强塑性汽车构件UHSDAP的先进热成形处理AHFT工艺与设备开发。

 

先进热成形处理AHFT工艺对不同类型TRIP钢板的组织和性能的影响有待进一步探讨。需要认真研究热成形淬火HF+贝氏体等温处理AT(Austempering Treatment)工艺,以及热成形淬火HF+碳分配等温处理PT(Partitioning Treatment)工艺。

 

“十三五”期间,需要加强研制开发热冲压后续工艺的新型低温热处理炉,可以分别对热成形-淬火后的构件进行贝氏体等温处理(Austempering)、碳分配处理(Partitioning)或者回火处理(Tempering)。同时需要开发与之配套的工艺控制软件。“十三五”期间,仍需要对热冲压成形-淬火工艺进行相应的改进,对加热炉、模具水冷淬火系统、冷却速度与终冷温度控制方式,以及构件传送系统等进行开发和完善。特别需要强调的是,需要继续对先进热成形处理AHFT机组的研制。

今后5年,柔性成形技术将向大型化、精密化、高速化及连续化方向发展。大型化采用柔性成形技术加工的工件尺寸越大,其优越性越突出。随着柔性成形技术的推广与普及,设备的一次成形尺寸也在逐渐变大。2020年之前,会出现一次成形面积超过10m2的柔性成形设备。目前,精密化已经能够用厚度为0.5mm甚至0.3mm的板料成形曲面类工件,而且能够成形如人脸那样比较复杂的曲面。随着柔性成形技术的逐渐成熟,将向精细化方面发展,其成形精度也将得到更大提高。高速化及连续化,采用辊压柔性成形技术可以实现工件的高效、连续柔性成形,从而实现小批量、个性化制造的高速化与连续化,到2020年可以达到一台柔性成形设备每天加工300m2曲面工件的生产效率。

 

精冲、精锻是并行发展的两项先进制造技术,精冲件太厚即需要精锻,精锻件太薄就必须精冲,两者相互关联,关系密切。开发精锻+精冲复合工艺的基本思路是找到这两项工艺的结合点(如带轮毂的齿轮零件和带短轴的凸轮零件),而我国的精锻有长久的历史,水平已经很高,以此为方向来提升我国精冲技术的整体水平是一条很好的途径。精冲当前的主要内容是不断解决材料、设备、模具、工艺和市场开拓方面存在的问题。在材料方面欧洲已经发展起来了细晶粒高强度精冲专用钢板,中国将会有个别企业从事研究开发,投放市场。在材料上,经过二次加工的精冲用钢品种将会逐步增加,用户选择余地也将越来越大。精冲设备要以日欧设备为榜样继续加强国产化,提升水平;模具寿命和模具结构将一直是行业关注的焦点,这方面的研究需要深入和持久地进行。多工位连续加工精冲工艺将普遍采用,这将提高效率和降低人工成本;纵向复合工艺会在部分产品上得到应用;未来中国精冲行业的市场必须坚持立足国内走向欧美日的战略定位。

 

高速精密冲模具技术需要研究关键设计内涵和技术以及制造工艺中的基础技术、理论,掌握模具核心技术。冲压模具的基础零部件和配套件是模具整体快速发展的基本条件,而中国由于热处理、材料和标准件等模具基础零部件和配套技术及质量水平较低,高档模具制造严重受约束。

 

随着新工艺新产品的不断涌现,国外精冲模具已经从常规的单副级进模向多功能组合模具、生产线配套组合模具工装、特大型级进模以及微细零件冲压成形模具等方向发展。高速精密冲模具越来越复杂,集合了模内激光焊接、模内铆接和二次注塑成形技术。特别值得提到是,3D打印技术对模具制造业将产生影响。随着电子工业的发展,小型电子零件的需求日趋高涨,促进了高精度、高效率的高速压力机的发展。目前日本及欧美已成为高速压力机技术的领头羊,在100KN压力、8mm冲程下,滑块速度可达4000次/分。

 

整体而言,中国冲压技术与装备将会向国际先进水平跟进,与国际先进水平仍将保持一定的差距,装备制造业需要一定时间的积累。冲压行业的设备大部分仍以国产设备为主,但是进口设备将会逐渐增多,占据着高端市场。依据目前可以预见的条件看,冲压设备市场将会保持一定的增长,尤其是汽车、电子电器和其它新型行业相关的设备增长将尤为明显。冲压设备将毫无疑问地向大型化、高速化、精密化、自动化、数字化和信息化方向发展。其中大型高速紧凑型机械压力机生产线和多工位压力机,配备专用和高效的板料传输技术和快速换模装置为重要的发展方向。随着伺服驱动技术的发展,伺服压力机逐渐被汽车厂家接受,成为新建项目的首选设备。高性能交流电动机伺服系统代表了当前伺服驱动系统的发展方向。国内研究机构未来要加大高精度的伺服控制技术研究,引导国内机床行业的机床控制技术的升级,缩短与国际先进技术的差距。建议“十三五”期间,冲压设备应重点研发高速机械伺服压力机生产线和液压机械混合伺服压力机(液压驱动,机械传动)摆脱国外对大扭矩、低转速伺服电机的限制。研发数控液压垫技术,打破国外垄断。研发大型多工位伺服压力机,以及先进的能量管理系统技术。

“十三五”期间,在攻克伺服压力机部件时,要重点攻克高速重载滑动丝杠制造工艺,目前该技术为日本等先进企业所垄断。如能顺利实现国产化,将推动国产伺服压力机(丝杠+多连杆结构)的快速发展。重点攻克高速重载滑动轴承,需要研究高转速下滑动轴承的动力学特性(包括材料及制造工艺),如能获得突破,国产高速压力机精度和性能会进一步提升,达到欧美先进水平。还要攻克非圆齿轮磨削设备,采用非圆齿轮传动可以实现多连杆的某些特性。但制造设备依赖进口,而且至多只能采购在6级精度以下设备,伺服压力机研制所需的驱动器也需要进口,国产伺服电机的稳定性和可靠性需要进行研究论证。

 

为了满足个性化的冲压成形生产需求,不断衍生出多种专用、高效的压力成形设备和装置。如内高压成形、板材充液成形、热成形等;由于专业化生产对提高质量、降低成本具有重大意义,随着冲压设备的发展,冲压行业将对专业化生产要求越来越高。

 

由于液压机能够快速调整,适合中、小批量零件的生产,液压机系统对压力、行程速度单独调整后,实现了对复杂工件以及不对称工件的加工,降低了废品率,还适合于难成形以及高强度的材料,这也是未来冲压发展的一条主要技术路线。

 

在冲压模具技术方面,需要继续提升信息化、标准化水平。必须用信息化技术装备模具企业,发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术,特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程,提高精度和互换率。

 

为适应市场对模具制造的短交货期,高精密、低成本的迫切要求,未来我国的模具将呈现几大发展趋势:一方面是由于用模具生产的零件日渐大型化;另一方面也是由于高生产率要求而发展多工位模具。

 

模具的精度要求越来越高。随着零件微型化及精度要求的提高,有些模具的加工精度要求在1µm以内;超精密加工已进入纳米(0.1µm~100nm)级精度阶段。

 

挤压模及粉末成形模需求将会增多。由于汽车、车辆和电机等产品向轻量化方向发展,以铝代钢,以及高分子材料、复合材料、工程陶瓷和超硬材料的成形加工技术需要加快发展;由于新型材料的采用不仅能改变产品结构和性能,而且也使生产工艺发生根本的变革,因此也将相应地出现对液态、半固态挤压模具及粉末锻模的大量需求。

 

多功能复合模具将得到进一步发展,级进组合冲压模具已在美国汽车工业中普遍应用,主要用于加工转子、定子板或者插接件,其优点是生产率高、模具成本低和消减了板料剪切工序。当前集成电路引线框架的生产已经使用具有20~30个工位的级进模,工位数量最多的已经达到160个。这种模具在生产铁芯叠片中得到应用,可以实现自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护。这种多功能复合模具生产出来的不再是单个零件,而好似成批的组件,可大大缩短产品的生产及装配周期。

 

冲压行业未来的发展离不开数字化应用,而行业需要的各类软件将受到欢迎,客户移动端信息管理软件、三维造型设计软件、CAE软件均为国外产品。从安全层面上看,需要国内软件企业在该领域进行开发。

 

提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务,又是一项长期而系统的工作。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才,大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家,大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才,要舍得花大力气,有计划和分层次地培养。

 

冲压行业未来需要的人才主要包括:高端企业管理人才,高端项目管理人才,热成形整线集成人才,热成形模具设计、制造、调试人才,高端覆盖件调试人才,压机自动化管理人才,新技术研发人员等。需要材料科学、成形工艺、机械、电气、自动化控制和计算机和软件编程等专业人才的合作,可以在重大项目的立项和实施过程中,从现有的专业技术人员中选拨培养,并结合项目的实施,行业办学和专业教育相结合进行。

 

这些人才需要靠企业、协会、相关高校研究院所联合培养。国家和社会力量办学,企业提供实习机会并享有优先挑选学员的培养方式,是不错的选择。国家或行业协会建立行业人才库,并且定期组织高端人才论坛,参与国家相关技术标准制定,参与国家或行业重大政策的制定,也可以起到培养人才的作用。

 

企业好不好很大程度上取决于管理的好坏,冲压企业必须全面实行5S管理,这是能够实现高质量冲压生产的关键所在之一。冲压管理要全面引入ERP系统和大数据管理系统,这对企业管理水平的提升具有重要的意义。

 

五、政策建议

 

制订切实可行的产业税收扶持政策,应推广增值税先征后返优惠政策,逐步减少直接投资性的国家扶持和支持项目。可以实行择优扶强,也可以对高新技术企业(如新钢材研发,新模具材料研发,新的涂层技术,热成形模具新技术)在开发阶段执行该政策。还可以对产学研科研项目推广单位或应用单位执行这一政策。

要注意引导国内企业使用国产冲压钢板或铝板,推动汽车用高档钢板国产化。制订国家扶持开发技术和项目的推广计划,让国家投资的项目和技术开发成果能普惠行业,实现公平竞争。

 

冲压中小企业乱散差表现比较严重,国家和地方政府要制定相应的政策,引导企业开展“改制、改组”,激发企业活力,增强市场竞争力。在引导企业加快企业产权多元化进程中,加强企业激励机制与制衡机制的建设方面进行研究,真正激发企业的活力。围绕中国装备制造业的优势和强项进行产业结构、组织结构的调整与重组,打破部门、行业和地区保护,加大企业间重组、并购力度,建立起大装备制造业体系;按照全球化和专业化生产的思路,大力培育一批在国际上有竞争力的大型企业和一大批强、精、专的中小企业集群。压缩过剩的、落后的生产能力,加大推动严重亏损、没有发展前途企业的破产、退出力度。

 

建立和强化诚信体系建立,让诚信成为市场有价值的软实力。认真研究产业双规制下产业发展遇到的破坏性作用,中小冲压件行业应坚决取消双规制,国有中小冲压企业应逐步退出。

 

赋予行业协会以政府支持项目的科技评审权、进口设备与技术的免税建议权及政府支持的技改项目立项建议权等等。

 

在法律层面上,确定高端人才和企业培养人才流动制度,切实保护行业企业人员培养和培训的积极性。在当前形势下,可以对企业开展的实战型技术工人培养制定税收优惠鼓励政策。

 

改善金融系统和国有大型企业的融资和支付体系和方式,切实保障中小微企业的生存空间。完善企业研究开发费用所得税前扣除政策,实施企业创新能力建设计划,加快新技术和先进适用技术在企业的推广应用;执行较低存款准备金率,简化小企业信贷奖励考核制度、落实差异化监管政策、适当提高对小型企业不良贷款的容忍度等,鼓励金融机构扩大对小微企业的信贷服务;适当放宽民间资本、外资、国际组织资金参股设立小金融机构的条件;适当放宽小额贷款公司单一投资者持股比例限制;引导小金融机构增加服务网点,向县域和乡镇延伸;推进多层次债券市场建设,加快场外市场建设,扩大集合票据、集合债券、集合信托和短期融资劵发行规模,发展贷款保证保险和信用保险等措施。同时,支持小企业上市融资、发行债券,鼓励小微企业采取质押、商业保险、典当等多种方式融资;鼓励担保机构提高对小型微型企业的担保业务规模,降低担保收费;积极发展再担保机构,强化分散风险、增加信用功能;加快推进企业信用体系建设;通过开展商业银行服务收费检查,清理纠正金融服务不合理收费等,规范对小微企业的融资服务。

 

国家应该加强对企业知识产权保护的力度,制定有利于企业发展的劳动制度,对侵害企业知识产权的行为加大打击力度;例如:某公司很多产品被同行拿到图纸直接进行生产,但投诉无门,给企业造成了损失。国家要加快推进行业标准制度建设,发挥行业协会的技术和安全引导作用;国家应该在新标准的实施过程中推行统一的标准,否则会损伤一些主动推行新标准企业的积极性;例如:按标准:GB27607-2011的要求,J23类型的设备已不能销售和使用,但市场仍然有许多在非法使用、销售。影响产品升级步伐,给人民人生安全带来很大影响。

 

国家与各级政府应鼓励中小行业,特别是制造业基础行业积极开展对外交流与合作,在对外交流方面应给予财政补贴或税收优惠。

 

制订和严格实行首台套制度,制订切实可行的监督和处罚机制,落实好国家当前已经具有的国产化政策和法律。

 

建议恢复设置“锻压”、“焊接”、“铸造”和“热处理”专业并单列职业分类,在可能的情况下添置表面处理专业,以满足我国机械行业发展的需求。

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