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中國五金沖壓行業“十三五”發展綱要

發布時間:2018-12-08 點擊數:746

一、“十二五”期間行業發展

 

目前,全國沖壓加工行業約有超過2.5萬家生產企業,200多萬從業人員,年生產2800萬噸沖壓件,總銷售額達4000億元,年消耗3mm以下薄鋼板材4500多萬噸,采購沖壓模具費400億元(僅指冷沖模,不含熱成形和注塑模),新購沖壓裝備費用200億元。目前,汽車沖壓件生產企業是我國沖壓加工行業的主體,大部分還未從整車廠分離出來,企業具有相當大的規模,并有大量的零配件廠相依附。

 

我國沖壓加工行業經過2001至2010年十年快速增長后,進入平緩穩定的發展階段,正在從規模和數量的競爭發展轉向高質量、高性能、多品種和高性價比的競爭。“十二五”期間,沖壓行業在汽車用高強度鋼板構件的材料選用、沖壓設備和沖壓模具更新、沖壓工藝改進及其軟件開發與應用方面取得了一系列進展,雖然沖壓行業的信息化、數字化建設起步時間不長,但是已經顯著提高了產品質量和生產效率,獲得了客觀的經濟效益和社會效益。

 

超高強鋼和熱成形用淬硬性高強鋼在汽車領域得到廣泛應用。HC450X,HC600X,HC660X(相當于DP780,DP800和DP980)等冷軋雙相鋼、超強鋼在車門防撞桿、門檻、前縱梁及縱梁封板等方面得到應用,特別受到一些重點汽車制造企業的青睞。在熱成形領域,帶鋁硅涂層的22MnB5在一些重點汽車制造企業得到了廣泛應用。在一些重點汽車制造企業,采用熱成形的零件高達22個之多。碳纖維等復合材料的應用也正在研究探索之中。

 

目前,冷沖超高強鋼模具已經全部實現國產化。在沖壓模具工藝、材料及調試方面已經形成了自己的標準。在冷沖超高強鋼模具領域,目前國內水平已經與國際接軌。熱成形領域,國內初步具備了整線集成能力,除線性軟硬分區的熱成形模具外,簡單零件的熱成形汽車模具已經具備國產化的能力。部分企業已經具備起草熱成形模具標準的能力。汽車模具設計制造水平大幅提高,大型轎車覆蓋件汽車模具及多工位、級進模具國產化率有很大提高,也能生產與3000次/分高速沖床配套的精密多工位級進模,模具精度能達到1納米,沖壓模具最高壽命達到5億次,并承接國外部分項目的模具設計制造。

 

級進模壓機和多工位壓機在沖壓領域得到了越來越廣泛的應用。隨著人工成本的增加,各種自動化設備與裝置應用越來越多,壓機自動化水平越來越高。伺服壓機和高速壓機不斷被企業投入到新的項目中,實現生產效率全面提高。在技術研發上,三維設計工具被逐漸推廣應用,CAE軟件得到了大量應用。,ADAMS和Ansys等在高校使用的軟件已經走進了企業,促進了多連桿高速壓力機、伺服熱成形壓力機、大型多工位壓力機的研發。掌握了大噸位大臺面機械伺服壓力機技術,國內首臺套25000kN伺服壓力機在2014年通過用戶驗收。掌握了機械壓力機多連桿傳動技術,并編制多連桿傳動設計優化軟件,實現了多連桿技術的自動設計與優化。沖壓設備走向了專業化發展道路,在設計方面實現了核心部件的標準化,在生產制造方面建立了專業化生產基地。國產大型沖壓自動化生產線及中小型多工位壓力機已廣泛應用于沖壓加工生產中。特別值得提出的是我國已經可以自主研發和制造精沖壓力機,中小型精沖壓力機基本可以國產。在高速精密沖壓力機成形方面也取得了重要的進步,小型高速精密沖設備也已基本可以實現國產化。

 

封頭成形是板材成形的一個特別的領域,我們將封頭成形納入了沖壓成形領域,依據目前掌握的情況,我國已經完全掌握了各種封頭的制造技術-旋壓和壓制封頭技術,封頭生產完全實現了國產化。我國的封頭壓機已經達到國際先進水平。

 

國內也開始具有了自主知識產權的內高壓成形壓力機,2011年起,國產內高壓成形壓力機在中國誕生并交付用戶使用,“十二五”期間近20條內高壓成形線在國內先后投產。

 

沖壓加工技術得到發展,“十二五”期間,內高壓成形技術已成熟應用于骨架類管狀類零件,板材充液成形技術依托國家重大專項課題正在開展研究工作,未來將有頂蓋、發罩、門板等產品的應用,并在新產品開發及小批量研制方面凸顯優勢。激光拼焊板的沖壓技術也得到廣泛應用。覆蓋件及復雜件沖壓成形技術,實現了大型自動化生產方式,引入了一模多件和短工序等先進工藝理念。自主開展SE同步工程工作。輕量化推動了輥彎行業的飛速發展,很多等截面產品被輥彎加工方式所代替,變截面產品輥彎成形也在開發中。多點數字化成形、柔性拉伸成形等三維曲面柔性成形技術在航空、航天、建筑等領域中的應用取得新進展。為了補充傳統沖壓加工方法的不足,先進的成形技術也得到了發展和應用,如精沖、液壓成形、電磁成形、超塑成形、多點模成形、單點漸進成形(也有稱滾壓成形)和連續多點漸進成形技術等。其共同特點是精密、柔性、快速和復合。“十二五”期間,鋁鎂合金沖壓成形技術、三維輥壓成形/沖壓連接技術得到開發和應用。越來越多的三維復雜零件需要采用精沖復合成形工藝,產品從等厚度發展到不等厚度,從二維平面精沖件發展到三維立體精沖件。

 

高速精密沖技術得到快速發展,國產高速沖壓機的速度達到2000次/分鐘,正常生產的薄料小步距的高速沖壓模具速度一般1000次/分鐘,高的達到1500次/分鐘。大步距(>30mm)模具長度達到1600mm的生產速度達到300次/分鐘。高速沖壓生產高精度產品的精度達到沖裁±0.01,成形折彎±0.015。精沖復合成形工藝的典型例子是汽車Z形連接桿、機油泵鏈輪、變速箱同步環、斜齒輪、碟形齒輪等。精沖-擠壓復合成形的典型例子是變速換擋機構零件、曲軸的平衡重轂體等。一般的厚板精沖已經在轎車排氣系統得到廣泛應用,提高了制件斷面質量、降低了生產成本,間接節約了能耗。

 

適用于精沖的鋼材取得良好進展,國內已發展有多家企業從鋼廠訂購熱軋鋼卷,通過二次加工,再供給精沖公司。鋼材的內部組織、厚度公差、表面質量都基本能夠滿足行業要求。但在材料品種方面,尚不太齊全。國產精沖壓力機性能穩步提高,銷售量正在加大,已形成取代進口設備的良好勢頭。精沖從材料選用、表面拋光、表面涂層和到工藝編排都獲得了高度重視,模具的壽命和復雜程度都有所提高。精沖單工位復合模的工藝設計已經十分成熟,具有多個工位的連續模取得較大進展,縱向級進模也已開始研究。精沖軟件在應用中尚不太普及。

 

精沖件自主品牌汽車的配套市場幾乎全部覆蓋,合資品牌汽車市場,歐美系的中低端車型也已基本覆蓋,日韓系車難于進入。出口市場有逐漸增大的趨勢。精沖件市場總量穩步增長。“十二五”期間,中國鍛壓協會積極推動精沖技術的進步和人才培養,在行業的推動下,企業內部以及部分大專院校,已相當重視精沖技術人才的培養。企業主要針對實用人才的培養,而大學則注重培養碩士、博士研究人才。

 

近幾年在提升管理能力方面,企業已真正認識到管理出效益、管理上質量,逐步健全了管理制度,一些企業引進ERP系統,實現了網絡辦公,大大提高了工作效率。從市場銷售,物資采購、生產調度、成本核算到倉儲管理全部實現計算機系統覆蓋。數字化、智能化工廠模式開始得到應用,使沖壓車間的現場管理得到很大改善。更加重視能源費用節約,普遍采用“削平填谷”,充分利用夜間低電價區間組織生產。一些企業開始運用國際上先進的管理理念及方法,引導技術創新,不斷革新,推動工藝的持續改進。

 

沖壓管理系統已經開始在部分企業運行,在提高工作效率方面起到了一定作用。許多汽車行業沖壓車間隸屬于主機廠,一些主機廠大部分與海外汽車廠合作,因此汽車沖壓車間的管理水平較高,已經接近或達到世界先進水平。

 

二、“十二五”期間行業存在的問題

 

雖然國內沖壓加工行業取得了很好的成績,但大部分集中在一些主機廠隸屬的企業。成千上萬的中小型五金沖壓廠與國際先進水平和市場需求相比,在經營理念、工藝研發、產品設計、裝備及模具技術和人才資源等方面都還有較大差距。如果我們站在整個沖壓行業來看,無論是一些主機廠隸屬企業,還是獨立的五金沖壓加工企業,沖壓模具與工業發達國家相比仍有10年左右的差距。特別是針對一些中小沖壓企業,研發投入不足、創新能力薄弱、數字化和信息化水平較低、人才發展滯后等都是共性問題。企業管理原始,技術開發和檔案管理落后,企業運行流程建設沒有足夠重視,企業文化建設沒有達到應有的高度。現代市場環境方面,中低檔產品的市場競爭尤其激烈,在此影響下,整個五金沖壓加工行業面臨市場健康發展的嚴重挑戰。

 

沖壓板材自給率尚好,汽車薄板能夠滿足95%左右,但是品種配套不齊全。如高強度轎車用鋼板,合金化鍍鋅板、鋁板、超寬薄板(1650mm以上)等都依賴進口。國內部分材料性能還達不到國際水平,國際技術壁壘依舊存在。新材料研發和投入市場的節奏跟不上企業發展的步伐。

 

高端五金模具材料依舊依靠進口。國產五金模具材料,目前主要還是中低端產品,企業盈利水平有限。大型、精密、復雜和長壽命的模具大部分依賴進口,模具設計、制造和材料都滿足不了國內汽車發展需要。從2010年模具產業出口首次超過進口,出現外貿順差以來,到2014年,順差達23.3億美元,可是沖壓模具卻出現逆差,每年進口都多于出口,長壽的模具大部分依賴進口。沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發展的需要,而且標準化程度尚低,大約為40%~45%,而國際上一般在70%左右。

 

沖壓高端設備,如伺服壓機,大噸位多工位壓機,高檔內高壓成形生產線,高檔熱成形生產線等設備目前多數還是依靠進口。國產沖壓設備在精度,特別是穩定性等技術指標方面明顯落后于國際同類產品,而核心的整線集成控制技術有待進一步提高及突破。

 

國內沖壓行業競爭激烈,已經進入白熱化階段,中低端產品產能嚴重過剩。五金模具企業重復低水平建設,競爭同樣進入白熱化階段。沖壓行業勞動強度大,人才流動和流失比較嚴重,影響了企業技術的傳承。高端人力資源短缺將成為制約中國沖壓行業發展的重要因素。地域性的物價指數也影響到部分五金模具企業的發展。

 

沖壓行業自動化水平有待進一步提高。級進模生產,多工位生產在批量比較小的項目中應用還是不夠廣泛。自動化程度低,較歐美日等發達國家還有很大距離。手動生產方式在部分低端企業仍舊是其主要生產方式。雖然一些合資廠和主機廠實現了自動化沖壓,但還有很大比例的沖壓生產線是手工操作,勞動強度大,效率低。一些老國有企業的裝備和工藝還很落后。

 

目前,沖壓行業管理系統集成度低,對提高企業管理水平作用有限;數字化車間管理是未來發展趨勢,需要普及這方面的基礎知識。

 

專業技術人才不能滿足需求。我國專業化的沖壓企業中,能夠掌握CAD/CAE/CAM模具設計軟件的專業人才缺乏,掌握CAE設計分析技術的人才更少。針對伺服沖壓生產線運動干涉模擬分析應用技術的工程技術人員還非常少。

 

行業缺乏深層次的專業技術培訓。五金模具鉗工的培養還缺乏體系,與五金模具企業和整車企業的需求有很大差距。

 

沖壓行業從業人員對沖壓文化認識模糊,沒有將沖壓件生產看成是一個“藝術品”創造過程,不但對一般美感唯有追求,更談不上對“質感”美的理解,這也是制約沖壓加工生產向高檔發展的文化因素。

 

精沖是在普通沖裁基礎上發展起來的強力壓邊精密沖裁工藝,其工藝原理是在三動壓機上,借助精沖模,在強力作用下,使材料產生塑性——剪切變形,是一種高質量、高效率和高附加值的加工工藝。精沖在我國發展取得重大進展,但在精沖材料生產、設備可靠性和模具制造技術方面與市場對其的要求仍然存在巨大的差距,特別是生產設備、模具和工藝技術一體化解決方案,設備的可靠性及精度和模具的精度與壽命,以及產品應用范圍需要進一步研究和開拓。

 

高速精密沖壓技術綜合了高速精密壓力機技術、高精密沖壓模具技術、高品質材料技術、智能控制技術和綠色制造為一體化的高新技術,具有高生產效率、高質量、高一致性及節能降耗、節省人力、降低成本和確保安全生產等特點。近年來,中低檔模具已完全實現自給,以大型、精密、高效和高性能模具為主要代表的高技術含量模具自給率仍然較低,只有60%左右。由于受模具材料、熱處理技術以及制造裝配技術等相關因素的影響,中國模具壽命普遍低于國際先進水平,差距在30%以上。國內高速沖壓設備廠家如雨后春筍般成長起來,但設備速度與國外還有很大差距,精度也需要繼續提高,中低檔機床開始取代進口,但高檔機床基本全部進口。

 

市場方面缺乏供需方互相了解的網上平臺。沖壓企業分散、發展不均衡,除了主機廠的五金沖壓廠和合資興建的沖壓件廠,大多規模較小、布局分散,工藝水平落后。許多汽車集團大而全,形成封閉式內部配套,導致各企業的沖壓件種類多,生產集中度低,規模小,易造成低水平的重復建設,難以滿足專業化分工生產,市場競爭力弱;汽車沖壓件行業面臨激烈的市場競爭,處于“優而不勝,劣而不汰”的狀態;

 

沖壓加工生產地區發展不平衡,南方先進、北方相對落后。先進五金沖壓工藝應用不多,吸收、轉化和推廣速度慢。企業技術開發費用投入少,國外汽車企業的研發投入占年銷售額的3%~5%,我國重點企業實際投入卻不足1%,而零部件投資不到整車總投資的30%,導致企業對先進技術的吸納應用慢,開發創新能力弱,科技成果向生產力轉化慢。我國許多沖壓新技術起步并不晚,有些還達到了國際先進水平,但常常很難形成生產力。先進沖壓工藝應用不多,有的僅處于試用階段,中小企業在這方面的差距更甚。國內企業大部分仍采用傳統沖壓技術,對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。

 

沖壓行業存在的重大問題是缺少企業間的足夠交流,重復研究、重復開發和重復投資現象非常嚴重。在沖壓行業中既沒有了政府的強制溝通,也沒有形成具有市場模式的規范交流,引起的浪費巨大。

 

沖壓行業除了汽車行業外,在電子電器、廚具、通訊設備、電機行業、航空、農機和工程機械等行業應用廣泛。除電子電器、通訊設備、家用電器和移動信息行業中小形沖壓件生產使用一些先進的自動化生產線外,其它的大中型五金沖壓件生產水平普遍落后于汽車沖壓件生產行業。

 

三、解決措施

 

沖壓行業從工業文化到企業管理都存在一些問題,如何能有效地推進這些問題的解決必須引起行業的足夠重視。如果我們不能夠尋找到有效的切合實際的解決途經,行業企業老死不相往來、夜郎自大、產能過剩、價格惡性競爭以及效率和效益低下等凸顯的問題將難以得到有效控制。

 

積極推動企業文化和工業文化建設,切實形成有利于工業發展的整體文化,這是解決當前許多工業發展問題的重要文化基礎。正如在《中國鍛造行業“十三五”發展綱要》中指出的那樣,積極地開展行業交流,努力推動企業文化、行業文化和工業文化的建設。堅持質量是人素質的體現,堅持與優秀用戶一起成長;堅持尊重可靠的競爭對手;堅決放棄物美價廉而提倡物有所值,以及不以低價競爭為本的現代思想理念。

 

中國工業進步是舉世觸目的,但這個成績給我們帶來的文化變革會讓我們持久地受益,我們必須善于工業變革,更要善于文化總結。沖壓行業是制造業中的基礎產業,其發展大大受到原料供應和產品需求用戶的制約。要想有所作為,必須更加注重思想觀念、工業理念的培養,這不但有利于我們自身的行業或企業發展,也有利于推動我們的合作伙伴進步。當前,五金沖壓行業需要如下的思想觀念和工業理念:

 

 

建立開放的交流和共贏的思想,堅決消除閉關自封以及盲目自尊的文化,要特別重視見多識廣文化的餞行。

 

質量是習慣,成為每一個人的自覺追求,產品質量要從個人的審美文化做起,提升現代的美學修養會提升人的質量習慣。

 

要特別打擊以點蓋面、以偏概全和以模糊替精細等的思維邏輯,切實建立誠實與信任,責任與擔當的文化基礎。

 

建立以時間、時間節點為主線,以提升效率和效益為目的的精細管理思維模式,實現精益的永無止境的管理理念。

 

勞動是習慣,動手是素質和能力的體現!動手也是一種修養,一種思維鍛煉的最佳方式。動腦、動嘴不如動腳動手,勞動光榮和勞動就是創造應成為時代的思想和理念。

 

競爭是一種本能,得到合理約束會是這個時代的思想,合作共贏不能簡單地理解為用戶哲學,也是與競爭對手的哲學。

 

依賴是創造力最大的障礙,是生存最大的毒藥。而依賴在工業中的主要表象是沒有進取和責任心、沒有激情和不服輸的斗志和沒有理想的彷徨和怨氣。這種依賴心里和行為產生的根源是被委曲了的呵護和照顧,是缺少獨立生存和發展能力的具體表現。這個文化在計劃經濟時代也得到了無限的加強。

 

要為維護誠信支出成本,讓誠信成為企業的重要軟實力。

 

實事求是仍然是這個時代需要的主流思想,正確理解和運用實事求的理念和思想至關重要,實事求是思想在工業領域的核心不是不需要繞道,只是我們需要正確地評價自己和別人,一個不能看清自己和接受自己現實的企業是非常難以有進步動力的,而一個很能看清自己企業,而沒有以上八點正確思想觀念和工業理念的企業也是要面臨退步和倒閉的。

 

 

加大汽車沖壓件用材的研發支持力度,倡導組織材料制造商與用戶的合作關系,協調相關企業積極開發和應用新的汽車沖壓件使用材料。對于國內牌號略低于技術壁壘的材料,由政府制定鼓勵政策采用國產化材料,必要時對部分涉嫌壟斷的企業開展調查。

 

積極組織非汽車沖壓件企業的交流,努力推動非汽車中小型沖壓件的自動化、數字化和信息化生產技術和設備應用。特別是在這一領域加大推廣伺服沖壓設備與技術的應用。研究制訂適合與中國使用環境下的伺服技術規范和標準。

 

注重推動非汽車行業中大型沖壓件生產技術的扶持,特別是飛機、電機和農機等行業的沖壓件生產要給予特備的政策引導。

 

建議國家支持、鼓勵一批軟硬件都比較優秀的企業加大研發投入。采用財稅政策扶持國內高端外覆蓋件模具制造企業,積極支持、鼓勵模具鋼生產企業開發高端模具鋼材料,認真切實地開展模具熱處理工藝及表面處理技術研發。

 

支持國內熱成形線的集成和相關工裝設備的國產化;支持國內企業研發熱成形相關的新的工藝、模具及工裝設備;支持國內企業研發熱成形生產用材料及涂覆技術。對于熱成形模具,希望政府在稅收政策上給予支持,使其在“十三五”期間能夠發展壯大。

 

沖壓行業未來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。有計劃、有層次地大力培養充實行業人才,沖壓技術(產品)、行業(企業)才能跨入國際先進行列。國家和企業共同培養這些人才。國家創辦學校為其提供學習現代技術理論及管理經營理念的機會,進入企業實習既可以提高動手能力又可以加強對現代技術及經營之道的理解。國家和社會力量辦學,企業提供實習機會并享有優先挑選學員的培養方式,有利于培養出沖壓行業未來發展所需要的綜合型人才;特別需要制定行之有效的國家購買式的人才再教育體系,把人才再教育體系納入工業發展和科技發展領域進行管理。

 

積極引進發達國家裝備制造業的關鍵裝備技術、配套零部件生產技術,并努力消化、吸收與創新,最終實現國產化,帶動中國傳統制造業的轉換升級。在此基礎上,逐步加大自主開發和自主創新的力度,使裝備制造業的技術創新模式由引進技術型向引進技術和自主開發相結合型轉變,進而走向自主創新型;特別需要強調的是國家應利用一切可行的辦法推動國內企業首臺套使用。

 

為提高沖壓行業整體發展,應積極發揮行業協會和學會的作用,利用行業協會和學會各自的優勢,推動沖壓加工技術和沖壓行業發展,具有重要意義。

 

積極鼓勵下游行業組織制定供應商標準的標準實施體系,加大對行業協會商會制定行業標準的支持力度,特別要加大零件標準和檢驗標準的制訂,讓標準成為創新和驅動發的指針,而不是產品合格的門坎。

 

切實進行財稅制度改革,特別要對大中型國有企業的支付能力和支付信用進行整頓,盡快建立國內交易信用證體系,消滅或減少匯票的使用。

 

提高行業自動化水平,減輕工人勞動強度,提高生產效率。在自動化基礎上加快企業信息化、網絡化發展。整合企業資源,淘汰落后的工藝和裝備,走專業化、規模化和綠色環保的發展道路。對綠色環保的工藝加大政策扶持,給企業提供稅收優惠。加快研究大型伺服壓機技術及熱成形、內高壓成形等裝備技術。建立行業發展基金,專項研究基礎技術及新工藝課題,研發的技術成果由基金建立單位分享。

四、十三五期間的發展與需求分析

 

2014年我國汽車銷量超過2300萬輛,成為全球最大的汽車市場,未來5年將會繼續領跑世界汽車市場。因此,今后5年我國汽車沖壓件市場也會同步發展,不僅是生產規模的做大,更是制造能力的做強。與汽車沖壓件相比,我國的電機制造、拖拉機和工程機械制造等行業用五金沖壓件也將有巨大的發展,適合于精沖、精密高速沖的產品將有很大的增加。特別需要強調的是配套于電子電器、移動信息和家用電器等行業的中小型五金沖壓件市場仍然具有一定的潛力。

 

沖壓加工向自動化,數字化和智能化方向發展是必然趨勢。高速高效及組合沖、多功能及智能模具也是發展的方向。厚板精沖、鋁板及復合材料沖壓、模內組裝、納米級薄板沖壓等都有許多課題可以研究。沖壓在線監測、仿真與虛擬技術的應用、信息化的應用等等都有較好的發展前景。

 

未來發展趨勢中,國外市場份額將不斷擴大,并且國內企業在國際高端沖壓領域市場份額也將不斷擴大。可以預計到2020年中國將成為世界上熱沖壓產能最大的國家。到2020年中國將完全具備熱成形整線開發能力。針對沖壓行業的高度集成的數字化管理系統開始在行業應用,將逐漸實現數字化設計與制造,工作效率和管理水平也將大幅度提高。

 

目前,全球的熱沖壓生產線已超過300條,年產熱沖壓構件超過4.5億件。但是,大部分熱沖壓生產線和產品分布在歐洲和美國,我國只有50條生產線。在生產汽車板的鋼鐵企業中,只有寶鋼建起了熱成形板料生產線,武鋼建起了一條試驗研究用熱成形機組。沃爾沃(Volvo)預計今后汽車車身內40%重量的構件可以采用熱沖壓成形。2014年我國乘用車銷售1970.06萬輛,占汽車總銷量83.8%。預計10年以后至2025年,我國每年將需要熱沖壓成形汽車構件400萬噸,約1.6億件-2億件,至少相當于130-150條熱沖壓成形機組生產線的年產量。因此,超高強度鋼汽車構件的熱沖壓成形設備的開發與制造,是我國沖壓行業今后十年內的重要發展方向之一。

 

超高強鋼和熱成形用淬硬性高強鋼方面,需要研究抗拉強度更加高,沖壓性能更加好的材料。先進熱成形處理AHFT新工藝,用以制造超高強塑性汽車構件(強塑積PSE≥15~30GPa%)。熱成形超高強度構件的伸長率和強塑性得到顯著改善和提高,進一步拓展熱成形構件的強塑性級別和汽車構件的應用種類。在鋁板成形方面進行研究,開發出適合外板成形的低回彈鋁合金板材有巨大潛力。

 

除汽車領域以外、造船以及軍工領域對高強度鋼板沖壓的需求在急劇增加;在航空、航天、建筑等小批量、個性化制造中,對柔性成形技術的需求將在不斷增加。如漸進成形的特種沖壓成形也將存在一定的市場。

 

未來幾年,中小型沖壓件全自動生產線會有較好的市場。電子電器、家用電器和信息產業用五金沖壓件需求將處于國際領先地位。

 

切實支持開展沖壓新技術特別是基礎理論與應用技術研究,如開展針對熱成形模具熱流道仿真技術研究,研究模具在線快速修復技術,研究鑲塊的環保涂層技術;開發針對沖壓行業的數字化管理系統研究。同時也要開展沖壓設備主要零件基礎材料、熱處理工藝的研究等。

 

在人才方面,要注意培養沖壓產品同步開發人才,沖壓工藝設計人才,沖壓虛擬制造(CAE模擬分析等)人才,沖壓生產線自動化(PLS模擬分析等)設計、規劃、制造和管理人才,沖壓模具設計、制造、調試人才,沖壓設備研究開發人員,質量管理人才,生產管理人才。在人才方面,國家不應把人才專業進行概括評定,而應在產業中進行細化,在教育進行綜合。從而實現素質教育,差異化就業而增加人才的凝聚力。

 

十三五期間,需要開發或推廣減重、節材方面的設計軟件。開發適用于沖壓特性的伺服驅動技術;以及沖壓生產自動化設備與技術。在沖壓生產方面,急需要解決在工藝時間不可縮短的情況下,如何減少工件的中間定位、輸送傳遞和工模具更換時間技術難題。

 

沖壓材料成形、拉深性能基礎研究應得到加強,特別是材料應力應變曲線的數字化研究具有重要的現實意義。厚板精沖要在理論上總結提高,要把現實排氣系統連接法蘭的厚板精沖提升到理論的高度,總結現狀,指出不足,提出方向,延伸應用。

 

依據目前行業發展的形勢看,國內精沖、精密高速沖,以及漸進成形等技術和設備仍然有巨大的發展空間。

 

2016-2020年,沖壓行業在技術與市場發展方面將會有一個大的飛躍。其中模具設計制造技術正在向以計算機前的操作逐步代替現場操作,以高精度加工代替人的手工勞動,沖壓模具的設計、制造高度標準化。單件生產方式向流水線式生產方式發展等。國外先進的大型外覆蓋件模具企業在汽車模具制作的很多方面與國內企業大不相同,值得我們很好的借鑒。其中消滅鉗工是一種目標,主要是指極大地減少或完全避免修磨和調整鉗工(裝配鉗工還是要的)。目前國外已基本實現這一目標,除修磨拉延面和拉延凸圓角外,推磨、修模和調配鉗修已大部分屬于異常或彌補設計和制造的缺陷,不再是一件必要的和正常的工作。

 

十三五期間或未來一段時間內,我國將需要研究開發和擴大使用滿足高成形性能的輕量化新型材料,如:碳纖維、復合材料等;需要自主研發精密、復雜的沖壓模具,特別是應用于高強度鋼板冷沖壓模具材料的研究將得到重視。一定會開展熱軋鋼板黑皮鋼技術的研究,以及熱成形鋼板技術的研究。為提高材料利用率,激光焊接的板料應用會不斷增加。具有高度柔性和適應及時生產要求的沖壓設備將應用到沖壓行業中,其中包括大型伺服壓機、熱成形技術和內高壓成形裝備和技術等。

 

十三五期間,還需要開展變截面三維輥壓(漸進或滾壓)技術的研究,滿足于單件低成本開發的需求;自動化生產將逐步替代手動生產方式,級進生產,多工位生產和國產高速大噸位沖床將在企業中得到廣泛應用。

 

十三五期間,需要開展超高強汽車構件用鋼板的開發與生產,進行三種強塑性級別的超高強塑性汽車構件UHSDAP用鋼的化學成分設計、生產工藝流程、關鍵工藝技術參數和組織性能控制研究。開展實驗室試驗和現場工業試制。開發和完善短流程CSP熱軋超薄帶酸洗板的開發與生產,進行鋼板和構件的性能質量檢驗分析。開展鐵素體-殘奧F-TRIP型、貝氏體-殘奧B-TRIP型、馬氏體-殘奧M-TRIP型(即Q-P鋼)的UHSDAP構件的短流程-深加工技術研究等。在這一基礎上,需要進行超高強塑性汽車構件UHSDAP的先進熱成形處理AHFT工藝與設備開發。

 

先進熱成形處理AHFT工藝對不同類型TRIP鋼板的組織和性能的影響有待進一步探討。需要認真研究熱成形淬火HF+貝氏體等溫處理ATAustempering Treatment)工藝,以及熱成形淬火HF+碳分配等溫處理PTPartitioning Treatment)工藝。

 

十三五期間,需要加強研制開發熱沖壓后續工藝的新型低溫熱處理爐,可以分別對熱成形-淬火后的構件進行貝氏體等溫處理(Austempering)、碳分配處理(Partitioning)或者回火處理(Tempering)。同時需要開發與之配套的工藝控制軟件。十三五期間,仍需要對熱沖壓成形-淬火工藝進行相應的改進,對加熱爐、模具水冷淬火系統、冷卻速度與終冷溫度控制方式,以及構件傳送系統等進行開發和完善。特別需要強調的是,需要繼續對先進熱成形處理AHFT機組的研制。

今后5年,柔性成形技術將向大型化、精密化、高速化及連續化方向發展。大型化采用柔性成形技術加工的工件尺寸越大,其優越性越突出。隨著柔性成形技術的推廣與普及,設備的一次成形尺寸也在逐漸變大。2020年之前,會出現一次成形面積超過10m2的柔性成形設備。目前,精密化已經能夠用厚度為0.5mm甚至0.3mm的板料成形曲面類工件,而且能夠成形如人臉那樣比較復雜的曲面。隨著柔性成形技術的逐漸成熟,將向精細化方面發展,其成形精度也將得到更大提高。高速化及連續化,采用輥壓柔性成形技術可以實現工件的高效、連續柔性成形,從而實現小批量、個性化制造的高速化與連續化,到2020年可以達到一臺柔性成形設備每天加工300m2曲面工件的生產效率。

 

精沖、精鍛是并行發展的兩項先進制造技術,精沖件太厚即需要精鍛,精鍛件太薄就必須精沖,兩者相互關聯,關系密切。開發精鍛+精沖復合工藝的基本思路是找到這兩項工藝的結合點(如帶輪轂的齒輪零件和帶短軸的凸輪零件),而我國的精鍛有長久的歷史,水平已經很高,以此為方向來提升我國精沖技術的整體水平是一條很好的途徑。精沖當前的主要內容是不斷解決材料、設備、模具、工藝和市場開拓方面存在的問題。在材料方面歐洲已經發展起來了細晶粒高強度精沖專用鋼板,中國將會有個別企業從事研究開發,投放市場。在材料上,經過二次加工的精沖用鋼品種將會逐步增加,用戶選擇余地也將越來越大。精沖設備要以日歐設備為榜樣繼續加強國產化,提升水平;沖壓模具壽命和沖壓模具結構將一直是行業關注的焦點,這方面的研究需要深入和持久地進行。多工位連續加工精沖工藝將普遍采用,這將提高效率和降低人工成本;縱向復合工藝會在部分產品上得到應用;未來中國精沖行業的市場必須堅持立足國內走向歐美日的戰略定位。

 

高速精密沖模具技術需要研究關鍵設計內涵和技術以及制造工藝中的基礎技術、理論,掌握模具核心技術。沖壓模具的基礎零部件和配套件是模具整體快速發展的基本條件,而中國由于熱處理、材料和標準件等模具基礎零部件和配套技術及質量水平較低,高檔模具制造嚴重受約束。

 

隨著新工藝新產品的不斷涌現,國外精沖模具已經從常規的單副級進模向多功能組合沖壓模具、生產線配套組合模具工裝、特大型級進模以及微細零件沖壓成形模具等方向發展。高速精密沖模具越來越復雜,集合了模內激光焊接、模內鉚接和二次注塑成形技術。特別值得提到是,3D打印技術對模具制造業將產生影響。隨著電子工業的發展,小型電子零件的需求日趨高漲,促進了高精度、高效率的高速壓力機的發展。目前日本及歐美已成為高速壓力機技術的領頭羊,在100KN壓力、8mm沖程下,滑塊速度可達4000/分。

 

整體而言,中國沖壓技術與裝備將會向國際先進水平跟進,與國際先進水平仍將保持一定的差距,裝備制造業需要一定時間的積累。沖壓行業的設備大部分仍以國產設備為主,但是進口設備將會逐漸增多,占據著高端市場。依據目前可以預見的條件看,沖壓設備市場將會保持一定的增長,尤其是汽車、電子電器和其它新型行業相關的設備增長將尤為明顯。沖壓設備將毫無疑問地向大型化、高速化、精密化、自動化、數字化和信息化方向發展。其中大型高速緊湊型機械壓力機生產線和多工位壓力機,配備專用和高效的板料傳輸技術和快速換模裝置為重要的發展方向。隨著伺服驅動技術的發展,伺服壓力機逐漸被汽車廠家接受,成為新建項目的首選設備。高性能交流電動機伺服系統代表了當前伺服驅動系統的發展方向。國內研究機構未來要加大高精度的伺服控制技術研究,引導國內機床行業的機床控制技術的升級,縮短與國際先進技術的差距。建議十三五期間,沖壓設備應重點研發高速機械伺服壓力機生產線和液壓機械混合伺服壓力機(液壓驅動,機械傳動)擺脫國外對大扭矩、低轉速伺服電機的限制。研發數控液壓墊技術,打破國外壟斷。研發大型多工位伺服壓力機,以及先進的能量管理系統技術。

十三五期間,在攻克伺服壓力機部件時,要重點攻克高速重載滑動絲杠制造工藝,目前該技術為日本等先進企業所壟斷。如能順利實現國產化,將推動國產伺服壓力機(絲杠+多連桿結構)的快速發展。重點攻克高速重載滑動軸承,需要研究高轉速下滑動軸承的動力學特性(包括材料及制造工藝),如能獲得突破,國產高速壓力機精度和性能會進一步提升,達到歐美先進水平。還要攻克非圓齒輪磨削設備,采用非圓齒輪傳動可以實現多連桿的某些特性。但制造設備依賴進口,而且至多只能采購在6級精度以下設備,伺服壓力機研制所需的驅動器也需要進口,國產伺服電機的穩定性和可靠性需要進行研究論證。

 

為了滿足個性化的沖壓成形生產需求,不斷衍生出多種專用、高效的壓力成形設備和裝置。如內高壓成形、板材充液成形、熱成形等;由于專業化生產對提高質量、降低成本具有重大意義,隨著沖壓設備的發展,沖壓行業將對專業化生產要求越來越高。

 

由于液壓機能夠快速調整,適合中、小批量零件的生產,液壓機系統對壓力、行程速度單獨調整后,實現了對復雜工件以及不對稱工件的加工,降低了廢品率,還適合于難成形以及高強度的材料,這也是未來沖壓發展的一條主要技術路線。

 

在沖壓模具技術方面,需要繼續提升信息化、標準化水平。必須用信息化技術裝備模具企業,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)。加速我國五金模具標準化進程,提高精度和互換率。

 

為適應市場對五金沖壓模具制造的短交貨期,高精密、低成本的迫切要求,未來我國的五金模具將呈現幾大發展趨勢:一方面是由于用五金模具生產的零件日漸大型化;另一方面也是由于高生產率要求而發展多工位沖壓模具。

 

沖壓模具的精度要求越來越高。隨著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以內;超精密加工已進入納米(0.1μm~100nm)級精度階段。

 

擠壓模及粉末成形模需求將會增多。由于汽車、車輛和電機等產品向輕量化方向發展,以鋁代鋼,以及高分子材料、復合材料、工程陶瓷和超硬材料的成形加工技術需要加快發展;由于新型材料的采用不僅能改變產品結構和性能,而且也使生產工藝發生根本的變革,因此也將相應地出現對液態、半固態擠壓模具及粉末鍛模的大量需求。

 

多功能復合模具將得到進一步發展,級進組合沖壓模具已在美國汽車工業中普遍應用,主要用于加工轉子、定子板或者插接件,其優點是生產率高、模具成本低和消減了板料剪切工序。當前集成電路引線框架的生產已經使用具有20~30個工位的級進模,工位數量最多的已經達到160個。這種模具在生產鐵芯疊片中得到應用,可以實現自動沖切、疊壓、鉚合、計數、分組、轉子鐵芯扭斜和安全保護。這種多功能復合模具生產出來的不再是單個零件,而好似成批的組件,可大大縮短產品的生產及裝配周期。

 

沖壓行業未來的發展離不開數字化應用,而行業需要的各類軟件將受到歡迎,客戶移動端信息管理軟件、三維造型設計軟件、CAE軟件均為國外產品。從安全層面上看,需要國內軟件企業在該領域進行開發。

 

提高行業人員素質這是一項迫在眉睫的任務,又是一項長期而系統的工作。振興我國沖壓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,大批掌握先進技術、工藝的高級技能人才,要舍得花大力氣,有計劃和分層次地培養。

 

沖壓行業未來需要的人才主要包括:高端企業管理人才,高端項目管理人才,熱成形整線集成人才,熱成形模具設計、制造、調試人才,高端覆蓋件調試人才,壓機自動化管理人才,新技術研發人員等。需要材料科學、成形工藝、機械、電氣、自動化控制和計算機和軟件編程等專業人才的合作,可以在重大項目的立項和實施過程中,從現有的專業技術人員中選撥培養,并結合項目的實施,行業辦學和專業教育相結合進行。

 

這些人才需要靠企業、協會、相關高校研究院所聯合培養。國家和社會力量辦學,企業提供實習機會并享有優先挑選學員的培養方式,是不錯的選擇。國家或行業協會建立行業人才庫,并且定期組織高端人才論壇,參與國家相關技術標準制定,參與國家或行業重大政策的制定,也可以起到培養人才的作用。

 

企業好不好很大程度上取決于管理的好壞,沖壓企業必須全面實行5S管理,這是能夠實現高質量沖壓生產的關鍵所在之一。沖壓管理要全面引入ERP系統和大數據管理系統,這對企業管理水平的提升具有重要的意義。

 

五、政策建議

 

制訂切實可行的產業稅收扶持政策,應推廣增值稅先征后返優惠政策,逐步減少直接投資性的國家扶持和支持項目。可以實行擇優扶強,也可以對高新技術企業(如新鋼材研發,新模具材料研發,新的涂層技術,熱成形模具新技術)在開發階段執行該政策。還可以對產學研科研項目推廣單位或應用單位執行這一政策。

要注意引導國內企業使用國產沖壓鋼板或鋁板,推動汽車用高檔鋼板國產化。制訂國家扶持開發技術和項目的推廣計劃,讓國家投資的項目和技術開發成果能普惠行業,實現公平競爭。

 

沖壓中小企業亂散差表現比較嚴重,國家和地方政府要制定相應的政策,引導企業開展改制、改組,激發企業活力,增強市場競爭力。在引導企業加快企業產權多元化進程中,加強企業激勵機制與制衡機制的建設方面進行研究,真正激發企業的活力。圍繞中國裝備制造業的優勢和強項進行產業結構、組織結構的調整與重組,打破部門、行業和地區保護,加大企業間重組、并購力度,建立起大裝備制造業體系;按照全球化和專業化生產的思路,大力培育一批在國際上有競爭力的大型企業和一大批強、精、專的中小企業集群。壓縮過剩的、落后的生產能力,加大推動嚴重虧損、沒有發展前途企業的破產、退出力度。

 

建立和強化誠信體系建立,讓誠信成為市場有價值的軟實力。認真研究產業雙規制下產業發展遇到的破壞性作用,中小沖壓件行業應堅決取消雙規制,國有中小沖壓企業應逐步退出。

 

賦予行業協會以政府支持項目的科技評審權、進口設備與技術的免稅建議權及政府支持的技改項目立項建議權等等。

 

在法律層面上,確定高端人才和企業培養人才流動制度,切實保護行業企業人員培養和培訓的積極性。在當前形勢下,可以對企業開展的實戰型技術工人培養制定稅收優惠鼓勵政策。

 

改善金融系統和國有大型企業的融資和支付體系和方式,切實保障中小微企業的生存空間。完善企業研究開發費用所得稅前扣除政策,實施企業創新能力建設計劃,加快新技術和先進適用技術在企業的推廣應用;執行較低存款準備金率,簡化小企業信貸獎勵考核制度、落實差異化監管政策、適當提高對小型企業不良貸款的容忍度等,鼓勵金融機構擴大對小微企業的信貸服務;適當放寬民間資本、外資、國際組織資金參股設立小金融機構的條件;適當放寬小額貸款公司單一投資者持股比例限制;引導小金融機構增加服務網點,向縣域和鄉鎮延伸;推進多層次債券市場建設,加快場外市場建設,擴大集合票據、集合債券、集合信托和短期融資劵發行規模,發展貸款保證保險和信用保險等措施。同時,支持小企業上市融資、發行債券,鼓勵小微企業采取質押、商業保險、典當等多種方式融資;鼓勵擔保機構提高對小型微型企業的擔保業務規模,降低擔保收費;積極發展再擔保機構,強化分散風險、增加信用功能;加快推進企業信用體系建設;通過開展商業銀行服務收費檢查,清理糾正金融服務不合理收費等,規范對小微企業的融資服務。

 

國家應該加強對企業知識產權保護的力度,制定有利于企業發展的勞動制度,對侵害企業知識產權的行為加大打擊力度;例如:某公司很多產品被同行拿到圖紙直接進行生產,但投訴無門,給企業造成了損失。國家要加快推進行業標準制度建設,發揮行業協會的技術和安全引導作用;國家應該在新標準的實施過程中推行統一的標準,否則會損傷一些主動推行新標準企業的積極性;例如:按標準:GB27607-2011的要求,J23類型的設備已不能銷售和使用,但市場仍然有許多在非法使用、銷售。影響產品升級步伐,給人民人生安全帶來很大影響。

 

國家與各級政府應鼓勵中小行業,特別是制造業基礎行業積極開展對外交流與合作,在對外交流方面應給予財政補貼或稅收優惠。

 

制訂和嚴格實行首臺套制度,制訂切實可行的監督和處罰機制,落實好國家當前已經具有的國產化政策和法律。

 

建議恢復設置鍛壓焊接鑄造熱處理專業并單列職業分類,在可能的情況下添置表面處理專業,以滿足我國機械行業發展的需求。


同德
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