金屬沖壓是一種通過壓力機和模具對板、材、管和型材施加外力，以產生塑性變形和分離，從而形成具有所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的方法。汽車車身、儀器儀表、家用電器、辦公機械、生活用具、容器等產品大多采用沖壓成型。

一、縮短金屬成形模具的試模時間

目前，隨著大型設備制造技術的成熟，沖壓設備主要發展液壓試驗機和沖壓拉伸機械壓力機。特別是，機械壓力機上的模具測試時間可以減少80%，這具有很大的節省潛力。這種機械壓力機的發展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，該壓力機配有數控液壓拉伸墊，并具有參數設置和狀態記憶功能。

二、制造業中的級進模發展迅速

近年來，級進組合沖裁模在車身制造中的應用越來越廣泛。級進模用于將卷材加工為直接加工成成型件和拉伸件。加工零件越來越大，生產多工位壓力機和成套模具所需的板材剪切、涂油和板坯運輸等后續工序也被省去了。其優點是生產率高，模具成本低，無需切割板材，與多工位壓力機上使用的階梯模具相比，節省30%。

1、沖壓技術發展的特征

沖壓技術的真正發展是汽車的工業生產。20世紀初，美國福特汽車的工業生產極大地促進了沖壓技術的研究和發展。研究工作主要從板料成形技術和成形性兩個方面展開。關鍵問題是斷裂、起皺和回彈，涉及成形性預測、成形方法的創新以及成形過程的分析和控制。但是在20世紀的大部分時間里，對沖壓技術的掌握基本上是經驗性的。分析工具是經典的成形力學理論，可以解決的問題非常有限。成形極限圖(FLD)的提出促進了板材性能、成形理論、成形工藝和質量控制的協調發展，成為沖壓技術發展史上的一個里程碑。

回顧上個世紀的發展歷程，我們可以看到：

(1)沖壓性能的研究與改進與沖壓技術的發展相得益彰。

(2)隨著汽車、飛機等行業的快速發展，以及能量因素是沖壓技術發展的主要驅動力。進入新世紀，與環境因素相關的法律約束日益突出，汽車的輕量化設計和制造成為當前的重要課題。

(3)成形過程數字仿真技術的發展促進了傳統沖壓工藝向科學、先進制造技術的發展。

(4)沖壓技術的發展涉及材料、能源、模具、設備等方面?？茖W分析和控制技術創新過程是技術發展的核心;模具技術是沖壓技術發展的體現，是決定產品制造周期、成本和質量的重要因素。

沖壓技術的發展與材料和結構密切相關。預計在未來10—15年，環境要求和日益嚴格的環境保護法律將導致汽車材料和結構的巨大變化。為了減少城市CO2排放量，汽車正在努力實現輕量化，其最顯著的發展方向是提高所用材料的比強度和比剛度以及發展效率的輕量化結構。在現代車身結構中，高強度鋼占25%。目前，超高強度鋼的發展仍在繼續。結合新的“高效結構”和制造技術的發展，我們將努力將車身重量減少20%以上。重點是擴大鋁和鎂等低密度合金材料在汽車中的應用。

歐洲和美國正在研究和開發未來的鋁制車身家庭轎車，可以減輕40—50%的重量，油耗是目前汽車平均值的三分之一。目前，主要問題是開發低成本鋁合金，開發新結構和高效制造方法，以及改進回收技術。隨著成本問題的解決，鋁合金可能成為汽車的主要結構材料。

自1991年以來，鎂的產量每五年翻一番。它是一種很有前途的未來材料。從2003年后鎂的應用將顯著增加，包括身體的大型外部零件。

復合板材在汽車、飛機、醫藥、食品、化工、日用品等領域具有廣闊的應用前景。

另外，烘烤硬化板、表面改性板等改性材料。20世紀80年代，歐美研究了鍍鋅板的沖壓工藝;20世紀90年代，我們專注于激光拼焊板和各種擠壓管坯的精密成形技術研究。鋁型材骨架零件的數量正在增加。

結構一體化是一個重要的發展趨勢，未來將應用于飛機和汽車。

隨著新材料和新結構的廣泛應用，迫切需要開發相應的低成本沖壓成形技術。當前研究重點：鋁合金覆蓋件等車身零件沖壓技術。國外已有工藝模具設計的實用數據。

(2)各種厚度激光拼焊板的沖壓技術。

(3)擠壓管坯內高壓成形技術。

(4)復合板的成形技術等。

對于飛機工業而言，鈦合金、鋁鋰合金復雜形狀零件和鋁合金特殊結構零件的成形技術是當前研究的重點。

直接或間接使用液體作為半模感應介質的各種液壓成形技術屬于半模成形和軟模成形。它們具有許多優點(已有近60年歷史)，是飛機鈑金零件的主要制造方法。在過去的十年中，高壓源的高壓密封問題得到解決后，得到了迅速發展，并在汽車行業中得到了廣泛應用。液壓成形包括液壓橡膠袋成形、充液拉深成形和內高壓脹管成形。新興的內部高壓成形技術已應用并工業化生產發動機支架、排氣管、凸輪軸框架零件等，并取得了良好的效率和效益。預計液壓成形、拼焊板沖壓和激光焊接裝配將成為未來汽車輕量化的三大關鍵技術。

粘性介質壓力成形、磁脈沖成形和各種無模成形技術的研究取得了很大進展，顯示出越來越多的工藝靈活性。

3、數字成形技術的發展

先進成形技術是在傳統成形技術的基礎上，以計算機為支柱，綜合利用信息、電子、材料、能源和環境工程等多種高新技術和現代管理技術的沖壓成形技術，有利于最終實現整個產品生命周期的綜合優化。它是一種能在更大程度上實現“精、省、凈”目標，并獲得較高綜合效益的成形技術。

發展先進成形技術的關鍵在于：

大力發展沖壓成形過程的計算機分析仿真技術(CAE)。

(2)并行工程(CE)、并行工作模式逐步取代傳統的串行順序式工作模式。

計算機輔助過程分析仿真(CAE)是20世紀后期對于金屬成形最具重大意義的技術進步之一，其核心是有限元分析技術。

以有限元法為基礎的沖壓成形過程中計算機仿真技術或數值模擬技術，以沖壓模具設計、沖壓過程設計與工藝參數優化提供了科學的新途徑，將是解決復雜沖壓過程設計和模具設計的最有效手段。國外大型企業的應用步伐非常迅速，而汽車工業走在前列，現已逐漸成熟，用于模具設計和試模的時間減少50%以上。美國GM居世界領先地位。

數值模擬技術的發展趨勢可概括如下：

進一步提高模擬計算的精度和速度。重點突破回彈精確預測;發展快速有限元模擬技術，實現“當天工程”、甚至“2小時工程”;同時加強基礎研究，解決復雜變形路徑等基礎性問題。

(2)降低軟件對人員專業素質的要求。目前市場軟件功能強大，主要面向分析師，買了先進軟件系統，不一定能獲得好的模擬結果。面向中小企業，推廣更加困難。

(3)降低軟件對硬件平臺的要求。目前，幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向微機版的轉化。

(4)加強初始化設計環節的研究。初始化設計環節(初始方案)，作為計算分析的起點和修改的基礎，至今仍需要靠有經驗的人員完成。迫切需要發展知識庫工程(KBE)，將專家系統(ES)、人工智能技術(AI)與有限元模擬軟件相結合，實現智能化初始工作，減少對工藝專家的依賴。

(5)加強基礎試驗。材料性能本構關系、摩擦狀態、缺陷判據等數據來自試驗，其真實性、準確性是限制模擬分析達到可靠精度的重要因素。

(6)進一步向產品沖壓制造系統擴展，實現制造全過程、全生命期的綜合優化。目前，成形過程分析，仍重在解決成“形”問題。未來，將同時向改“性”發展，實現變形方式、成形過程及成形后性能的綜合優化。

(7)普及CAE技術勢在必行。CAD技術經過5-10年的大力普及，基本解決了手工繪圖問題。未來5-10年，CAE技術的普及將勢在必行。

中小機械制造企業70多萬家，沖壓、模具企業為數甚大，以高新技術改造傳統技術的任務十分艱巨，結合產業調整，統籌規劃，需要提上日程。

4、沖壓成形技術的發展趨勢

進入90年代以來，高新技術全面促進了傳統成形技術的改造及先進成形技術的形成和發展。21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續發展，發展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求。

(2)沖壓成形技術將更加科學化、數字化、可控化?？茖W化主要體現在對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數值模擬技術將在實用化方面取得很大發展，并與數字化制造系統很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形狀零件成形發展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。

(3)注重產品制造全過程，最大程度地實現多目標全局綜合優化。優化將從傳統的單一成形環節向產品制造全過程及全生命期的系統整體發展。

(4)對產品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發展。以便從產品初步設計甚至構思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。

(5)沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、個性化需求的發展趨勢，加強企業對市場變化的快速響應能力。

(6)重視復合化成形技術的發展。以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發展，也正在從制造單個零件向直接制造結構整體的方向發展。