2019年冲压行业企业调研报告(下)

1)模具数字化及智能化技术,具体包括:传感器及信号处理技术、算法及工业专用软件开发应用;冲压CAE 精准仿真技术、车身覆盖件冲压模具型面精益设计;回弹补偿、A 面重构、压力机及模具变形等问题的分析与解决;汽车模具动态调试数字化仿真平台的建立。

文/中国锻压协会

《2019 年冲压行业企业调研报告》(上)见《锻造与冲压》2020 年第12 期

冲压行业动态与专家观点

专家们关注和正在研究的课题

⑴数字化、信息化、智能制造。

1)模具数字化及智能化技术,具体包括:传感器及信号处理技术、算法及工业专用软件开发应用;冲压CAE 精准仿真技术、车身覆盖件冲压模具型面精益设计;回弹补偿、A 面重构、压力机及模具变形等问题的分析与解决;汽车模具动态调试数字化仿真平台的建立。

2)RFID技术在汽车冲压件库房及模具管理上的应用,探索解决现场环境对电信号的影响等问题。

3)零件在线检测技术的研究。

4)以开发适应工业4.0 概念的应用项目,在设备中增加可用于本地和远程访问的数据来监控和管理生产线的生产过程控制,以及采用数字化仿真等方式优化生产过程的服务类产品。利用开放式的工业云平台连接产品、工厂、系统、机器、企业应用程序和各数据库。

⑵轻量化技术。

1)铝板冲压问题研究及解决方案。

2)热成形代替冷冲压轻量化研究;热成形模具快速成形的结构与方法。

3)汽车地板类大型零件激光拼焊成形性研究。

4)薄板滚压技术研究。

5)高强度铝合金型材弯曲、成形技术研究。

6)钛合金Y 型材弯曲及消除残余应力技术,应用于飞机机身。

⑶冲压装备。

1)伺服压力机。

大型伺服多工位压力机、伺服压力机生产线及伺服落料压力机,适应多种材料的冲压要求;大吨位整体机身压力机,减少场内加工及用户现场安装的工作量,降低制造成本;针对压力机的主控制系统、主传动系统、主体结构等关键技术进行研究,掌握核心技术并形成研究开发能力;研究伺服传动机构优化设计及动力学分析、参数化的伺服压力机冲压工艺规划与运动曲线设置、存储技术的试验研究等。近几年,我国冲压设备最大的变革是研制了大型伺服压力机,部分替代了机械压力机,但是由于使用成本较高,在2017 年之后推广力度减小,但大型伺服多工位压力机推广力度在加大。

2)自动化改造。

手工线模具自动化改造项目,通过对手工线模具增加垫板及感应器装置,改造部分模具结构,使之实现自动化功能,最后转入自动化线生产,提高质量和生产效率。

⑷精密深拉深。

高强板的精密深拉深成形极限、回弹研究、尺寸精度极限研究等。

⑸精冲技术。

1)大尺寸精冲件尺寸精度控制。由于在精冲过程中材料受力会变形,导致精冲件尺寸与模具尺寸不一致,对于小型零件而言,因变形量较小,精冲件通常不会超差,但对于厚度大、尺寸大的零件,变形量会超出产品公差范围,需研究如何修正模具尺寸以保证精冲零件符合图纸精度要求。

2)厚度大于12mm 的材料精冲技术、精冲过程及在线检测技术。

⑹特种成形工艺。

板材高速率成形技术,包括电磁脉冲成形和电液成形,都是利用电能向机械能的高功率转化实现板材精确成形。在工艺实施过程中,仅适用单面模具,成形精度高、回弹小,同时能提高难成形材料的塑性变形能力,在复杂形状薄壁件精确成形或整形方面有显著优势。

⑺冲压件连接技术。

基于六轴机器人的数控锁铆连接成套设备,是冲压零件之间替代焊接工艺的高效高质量连接设备,不但解决了焊接生产过程中出现毒气烟尘的节能环保问题,而且解决了汽车轻量化混搭材料之间的连接技术问题,该类设备的研究属于替代进口填补国家空白的技术成果。

行业热点与前沿技术、客户需求

⑴行业热点与前沿技术。

1)就汽车行业而言,未来有两点主流趋势日益明显:一是汽车能源的多样化及电动化趋势,如新能源汽车电池技术、电池壳体的深拉深冲压工艺和设备、氢燃料电池相关技术等;二是基于数字化、自动化、大数据技术的人工智能技术迅速发展,日益完善,如自动驾驶技术、智能网联、智能制造、绿色制造等;更准确高效的模拟仿真技术的应用,包括成形性仿真、全工序仿真、回弹预测及控制仿真、冲压生产线动态仿真等技术;成形技术从装备、工艺、材料、模具、制件一条龙耦合成形智能化技术;精密冲压技术应用的智能制造装备、智能化生产线和智能化工厂。但对于中小企业而言,抓订单、降成本、求生存,仍然是关键。信息化、智能化必须在订单稳定、单一产品批量大、产品同质化强、产业规模大的情况下,才有推进的动力。

2)轻量化材料及成形工艺,新材料加工及产业规模化。车身轻量化技术,无论是针对燃油车不断严格的国家排放标准,还是电动车的发展,都对车身轻量化提出了更高的要求。铝合金板、超高强板的轻量化应用,滚压、热成形、内高压成形等工艺应用,铝合金型材取代汽车骨架及蒙皮结构,包括复合材料在内的新材料研发,材料性能的研究和工艺开发等。

3)精冲技术方面,精冲传递模的应用,提高效率和产品质量;板锻技术研究与应用,提高产品性能和应用范围。

4)伺服技术在冲压设备上的应用是近年来冲压装备领域的持续热点和前沿技术,降低消耗(提高材料利用率、使用低成本板料等)、提高生产效率等。压力机生产线的伺服控制技术、生产线的智能化等。

5)形状更复杂、精度更高的精密冲压成形技术。

6)航空航天、汽车、轨道交通装备等小批量产品创新工艺的研发。

7)新能源汽车以及多种材料的应用推动了锁铆连接技术和热熔钻铆技术的发展,并使之成为汽车连接装备行业的热点。

8)深拉深冲压行业的前沿技术。

①高精度深拉深冲压零件,直径和圆度精度可达μm 级。

②不锈钢和高强板精密复杂深拉深零件,表面无任何损伤,尺寸精度稳定。

③高速深拉深冲压工艺和设备,冲速每分钟可达200 件以上。

④通过智能化逐步实现冲压操作的无人化。

9)自动化、智能化模具的应用,提高效率、产品质量以及冲压车间的智能化水平。

10)更高速的冲压技术、物联网技术在冲压生产中的应用。

⑵客户需求。

1)个性化需求及专业化需求增加,多品种、小批量的生产方式和解决方案越来越重要。如何满足客户小批量订单需求,是全行业都要仔细研究的问题,各企业应根据自身特点进行研究和应对。

2)以低成本生产高质量的产品,是客户极力追求的目标,为客户提供更高质量、更低成本的冲压产品,提高冲压企业的市场竞争力和客户的市场竞争力,是冲压企业持续发展所追求的永恒目标。

3)在装备方面,利用现有压力机进行自动化升级与改造,以较小投资获得生产节拍的提高及生产线的稳定运行,降低故障率。

4)面向未来轻量化、定制化深度加深,对新材料(碳纤维、工程塑料等)工艺技术需求逐步扩大。

5)工艺方面,精冲与机加工的复合,可能是目前客户的最新需求。

行业难点

⑴原材料的性能和尺寸精度不够稳定,一直是制约冲压件质量的重要因素,导致无法制造高精密度的冲压零件。材料厂家应根据客户需求,研制精度更高、质量更稳定的冲压材料。冲压行业需要联合材料企业、设备制造商一起制定冲压材料等级标准,从而推动材料质量提升与价格差异化。

⑵产业转型与升级,行业产能过剩,有部分企业面临生存危机,需要自然淘汰或兼并重组。

⑶市场需求疲软、需求量不稳定,造成了企业对投入举棋不定,有所顾忌,员工队伍维持困难的局面。外部竞争激烈,人工成本高,安全风险较大,汽车冲压件开发周期长。行业产品同质化严重,竞争无序,使得产品价格越来越低,而原材料及外购配套件成本上涨,企业制造成本越来越高,只能无利润甚至低于成本销售。高质量产品价格高对于汽车企业配套商来说,难以接受。2019年-2020 年汽车产销形势下滑严重,汽车产量趋于饱和,一方面是客户采购订单减少;另一方面,为了争抢有限的订单,竞争环境恶劣,存在恶性竞争现象。市场强迫淘汰落后产能,重组将成为常态。

⑷精冲材料无统一标准,企业各自为政,使材料供应商无法实现大批量生产,不仅影响交付周期,也会增加生产成本。精冲材料质量标准化势在必行。

⑸冲压专业技术人才匮乏、培养不易,技术人员招工难,机械行业收入低,工作环境差,造成人员流失严重。冲压行业必须团结,抱团呼吁,强化行业话语权是必由之路。

⑹冲压设备成本问题。根据不同产品性能,国内配套件性能的可靠性不足,进口件较多,采购件议价权较小,不仅影响了设备的制造周期,同时增加了制造成本。应加大基础零部件、核心技术的研发。在设备原材料方面,钢材价格虽然自2018 年末开始缓慢回落,但整体原材料成本占比仍居高不下,特别是前期投入,合同预付款一般为30%,完全不够原材料及长周期物资投入成本,由于生产周期较长,这就要求公司垫资较高,然后就转嫁成押款采购,进一步提高了原材料采购成本。现在钢板市场仍为供方市场,需方对质量、交期、价格话语权很小。伺服控制技术(软件)的国产化,伺服电机、驱动器元件的国产化和工业化是迫切需求。切实列出必须突破的技术与基础零部件内容,呼吁行业与国家政府部门予以关注和推动。

成形装备、成形工艺、成形材料、成形模具等不能智能识别、不能智能互联互通,缺少工艺数据库软件,制约智能成形技术的发展。通用的多、专业的少是必须要解决的问题。

冲压装备智能化中伺服装备发展的瓶颈是冗余电能储存与再利用系统对储能电容容量需求大,电容柜体积庞大、成本高、发热大等难题;动力驱动关键执行元件可靠性运行和精密在线监控问题。这些正需要设备商、设备配套商加快创新以提升质量。

⑺突破超高强钢之间的冷连接技术,突破碳纤维材料与金属材料间的高效高质量连接技术,是行业难点,基础理论和机理研究是关键问题。

⑻冲压行业逐步表现出与整车四化“电动化、网联化、智能化、共享化”的剥离,传统整车工艺技术在未来整车技术中的占比逐步缩小,如何摆正冲压与未来汽车发展的定位,加快冲压领域技术革新是行业思考的重点。

其他需要协会组织或者呼吁的重点

⑴关于行业协会组织会议方面的建议。

1)关于前沿技术和行业现状方面的研讨会:汽车冲压智能制造技术研讨会;级进模在行业中的应用;CAE 分析与自动化模具设计制造研讨会;商用车、乘用车轻量化及其工艺装备技术交流。

2)目前我国正在从制造大国向制造强国转型,转型过程中存在诸多技术难点、制度改革难点、体制限制等问题都可作为主题。地区之间差异很大,建议根据会议地点的地域特点,选择相适应的课题进行讨论。

3)技术研讨会可以增加的互动内容有:让有意愿的企业根据自身现状,提出在生产过程中遇到的难题,包括技术、某一个具体工序、原材料、模具、检验、管理、质量体系等,问题不拘大小,只要能提出来即可,请有经验的人士当场给予解答,形成互动氛围,大家都可受益。

4)建议研讨会分为两种类型,一种是行业大方向的研讨会,主要由企业领导及技术副总参与;另一种为技术类的研讨会,由技术人员参与。这样不同阶层的人员可以更好地进行交流。

5)行业先进技术研讨会与参观先进企业相结合。提高企业领导层及技术人员对新技术的认知,鼓励新技术应用成效显著的企业分享经验,行业协会是关键。

6)在典型用户或设备制造厂有的放矢的开展研讨会更好。在汽车冲压行业,主要围绕汽车制造方面进行研讨,建议召开汽车产销形势及汽车未来发展方向为主题的研讨会,从而了解冲压自动化设备需求。

7)针对性较强的(如前沿技术、设备、工装、材料等)、带有典型应用案例的现场学术研讨会,成形技术研讨会每次应该设立一个主题,彻底解决一类技术问题。譬如,模具智能识别,成形装备如何识别模具、如何智能选择模具制件的具体工艺参数、模具的智能查找等。结合行业厂家需求和渴望,制定研讨会方案,推动行业持续发展。

8)开展并推动锻压装备行业上下游全产业链发展研讨会,研究探讨开发智能化成形装备(金属和非金属)、先进成形工艺、新型成形材料、智能化成形生产线、典型成形制件、检测标准及应用等完整的锻压行业产业链发展模式。

9)开展以“面向工业4.0 浪潮下的冲压改革发展课题”为主题的研讨会,设立冲压轻量化、数字化、定制化分会场进行研讨。尽可能多地邀请协会专家参加具体研讨。

⑵其他需要协会共同关注和呼吁的重点问题。

1)随着企业合法合规经营压力越来越高,希望协会多与环保和安监等政府部门沟通,反映行业现状,提出合法合规的建议和对策。

2)在团标制定方面,建立行业标准,也应该优先考虑这方面的标准,比如,冲压行业车间环境噪声排放限值和检测方法、冲压安全生产技术规范等。做好行业标准规划,建立行业相关标准规范,通过协会影响力,搭建工艺技术平台。

3)行业发展资金申请,通过调研,摸清企业存在的基础共性难题,向政府有关组织申请专项资金,然后委托相关企业联合研发,成果行业共享。

4)对中小企业加大扶持力度,在资金、人工成本等方面给予支持。

5)协会不仅要组织展会,走访企业,组织新产品、新技术研讨会,还要通过了解行业的发展瓶颈,协助企业解决或找寻转型的办法。

6)现在的研讨会选的大多是国内过热的主题,希望有更多的机会去了解国外的前沿或趋势。统一行业认识比较难,应鼓励企业在大趋势下往多个方向发展。

7)协会应继续向国家积极推荐锻压行业首台套装备;进一步加强对智能装备、智能工厂的大力支持;协会应积极组织新工艺、新技术及装备的专家评审及行业推广。

8)行业协会引领行业向前发展,需要以技术研讨会为主体,更需要让制定国家政策的人员了解并参与研讨,这样才能为行业指点方向。

9)政府在制定政策时,请协会组织呼吁,对高新技术企业的实际税负予以减轻。否则,高新技术企业智力增值越大,增值税负担越大。高新技术产品投放初期,需求量有限度,目前税制压抑高新技术企业的发展,特别是中小型高新技术企业。与其让高新技术企业先缴纳很高的增值税,然后再层层审批核税退税与补贴,不如直接给予一定比例的直接优惠,也更普惠。

10)在经济形势不好的大环境下,企业间的竞争不可避免,正常的竞争有利于技术的革新,但过度的竞争,则会导致产品无利可图,于人于已均无利。因此建议协会通过会议,向各企业宣导“困难时期,抱团取暖”的观念。呼吁组织设备制造企业,讨论如何减少恶性价格竞标。

(执笔人:中国锻压协会行业研究室李凤华)

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