21世纪模具技术的现状及发展方向
21世纪模具技术的现状及发展方向
2009-08-19 09:17  点击:539
[摘要]摘 要:本文叙述了模具技术在国民经济中的重要性,介绍了各行业模具的现状及发展方向;文中强调指出了两个关键问题——模具
摘 要:本文叙述了模具技术在国民经济中的重要性,介绍了各行业模具的现状及发展方向;文中强调指出了两个关键问题——模具材料和模具标准——是持续发展模具技术的重大策略。 

Abstract:This paper was narrated the importance of.the mould technology in the national economy.It was introduced the present situation and development direction of all trade and professions on the mould and die.It was indicated emphatically two questions of the crux一一mould materials and mould standard——developing continuous ly the great tactics on the progress of the mould technology. 

1 引言 
模具是工业生产的基础工艺装备,国民经济的五大支拄产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。 
目前,模具行业的生产性服务业发展迅速,模具标准件、软件、材料供应等服务模式更为人性化,为企业一揽子解决问题的服务模式开始出现,这无疑对模具行业的发展有着很大的推动作用。另外,我国的模具品种仍然不丰富,模具行业的平衡发展亟需重视。 
模具是制造业的重要基础工艺装备。模具在制造业产品生产、研发和创新中所具有的重要地位,使得模具制造能力和技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近10年来,我国模具工业均以每年15%以上的增长速度快速发展。“十一五”期间,我国模具行业保持产销两旺、持续高速发展,模具产量、质量进一步得到提高。中国的模具市场十分广阔,特别是在汽车制造业和IT制造业发展的带动下,对模具的需求量和档次也越来越高,同时精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。2007年模具销售额870亿人民币,比上一年增长21%,模具出口14.13亿美元,比上一年增长35.7%,模具进口仍保持在20亿美元。数据显示着我国模具整体实力进一步加强。 

2模具现状 
(1)塑料模 
从在上海举办的第十二届中国国际模具技术和设备展览会上可见,各类塑料模仍然是展会的主角,其数量之多、品种之广、质量之高、技术之新颖创历届模展之最,而注射模中又以大型、精密模具居多。 
①大型塑料模具方面已能生产汽车前后保险杠注塑模,汽车整体仪表板注塑模,汽车前大灯密封条注射模,汽车横梁、中网注塑模,轿车储油桶法兰组件注塑模,汽车发动机罩盖注塑模,汽车前端注塑模等。此外还有摩托车车身,玩具车外壳,彩电前、后壳注射模,43英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视的塑壳模具,立式空调外壳注射模,挂式空调前面板注射模,柜式空调上、下面板注射模,冰箱门体堵盖注射模,冷柜箱面框注塑模,10kg大容量洗衣机全套塑料件模具等;大型周转箱680×480×400mm,大型周转箩筐840×628×445mm,货物托盘1400×1200×150mm,200L垃圾桶,背靠椅,圆桌,智能马桶,200L新款桶等。 
②精密塑料模具方面已能生产照相机,手机面壳支架、背壳支架及外壳,笔记本电脑上盖注塑模,多型腔小模数齿轮及精度达5μm的7800腔塑封模具等。 
为了达到模具的出口要求,不少模具在结构设计时,根据先进国家的有关技术要求,对滑动面选用了具有自润滑的标准件,不但延长了模具的使用寿命,而且为模具的无故障使用奠定了基础,使原来一般注塑模的30万模次达到60万模次。模具零件的整体淬火,虽然增加了加难度,但是大大提高了模具寿命,可达到上百万模次。 

(2)冲压模 
模展上冲压模具的特点是参展厂家多、展出品种多、展品档次高,盛况空前。其中,代表冲压模具发展方向的多工位级进模和精密冲模精品荟萃、发展强劲,涵盖了电子、通讯、汽车、仪器仪表、电机电器、办公设备和家电产品配套的模具。从展品的水平来分析,模具的复杂程度、制造精度、使用寿命、制品质量和外观等,两年来均取得明显进步。部分国产高档模具在档次和性能上与国外先进模具相比水平相当,不仅替代了进口,而且还出口到欧、美、日等工业发达国家和地区。越来越多的大型、精密、复杂、长寿命模具出口大幅增加。 
现在,中国已能生产精度达到2μm的多工位级进模,寿命可达3亿冲次以上。有的企业甚至能生产出可在2000次/min的高速冲床上使用的多工位级进模,精度可达lμm。 
展出的电刷片31工位级进模,冲制材料厚度仅0.04mm,冲裁间隙单边2μm,模具在高速冲床上生产,冲压速度为230次/min,连续生产144H无故障,模具寿命1亿冲次,是一副替代进口的小型高难度级进模。 
展出的T05一0318汽车零件18工位级进模,模具外形尺寸3100 mm×1210mm×650mm,模具重量约7T,制品材制为2.5mm厚的冷轧板,一次可冲出不同形状的两种制品,制品形状复杂,拉延深度起伏较大的立体曲面。模具寿命300万冲次,制造周期45d等指标,达到了美国同类模具水平和用户的认可。 

(3)汽车覆盖件模 
轿车覆盖件模具中最难做的是整体侧围和前翼子板模具,只要能做好整体侧围和前翼子板模具,其他覆盖件的模具也能做好,四门三盖模具的制造难度在其次。 
例如,一汽模具制造的某款轿车整体侧围外扳拉延件模是单动的,为在单动压床上完成过去三动拉延才能完成的工作,在模具中采用了特殊结构。外压料完全靠压床下气垫实现,门口内压料则要采用氮汽缸加压床下气垫的结构来实现,满足了内外压料分别调整的需求。由于氮气弹簧可实现不同比例的行程、不同力同步运动、可控延时工作、液压斜楔冲、斜楔同步运动、反向冲孔、反向翻边、一个动力源能连接两套斜楔、斜楔保护等,使模具结构紧凑,实现了用传统的机构很难实现的运动,在结构优化中发挥了重要作用。 
模展中看到的最大技术进步无疑是3D CAD方面的重大突破,一汽模具、天汽模具、东风模具、福田潍坊模具等企业的3D CAD普及率达到100%。 

(4)铸造模 
近几年我国压铸模具制造业,无论在品种、产量、复杂程度、综合设计水平、模具大型化、以及企业的工装设备、加工和检测手段均有很大的提高,显示出如下几个新特点: 
①在普遍实现了CAD/CAM的基础上,不少厂家还通过CAE后确定流道、溢流、冷却及排气系统的设计方案,个别厂家还与国外联合设计或利用外国图纸进行生产(尤其是出口模具),模具制造前的CAE分析越来越得到重视。 
②特大型、复杂压铸模具多家企业可以自行设计和制造生产,结束了我国长期必须依赖进口的局面。康明斯飞轮壳及九规格嵌拼式电梯梯级等模具都是在30 000 kN以上压铸机使用的特大型模具,模具重量在120~40 t,设计和制造上已具有一定水平和数量,接近国外先进工业国家水平,可以替代进口。 
③出口到欧、美、日等先进工业国家和地区的模具数量剧增。多个展台展出了近年来出口模具的样品,据了解部分企业出口模具已占产量的30%以上。这些产品的展示,打破了我国大型、复杂、精密汽车压铸模以往只进口无出口的缺口,预示着压铸模具行业更加辉煌的前景。 
④近年来企业装备有较大提升,不少企业购进高速切削机床、龙门数控铣床、三坐标测量仪、大型合模机、低速走丝电火花线切割机、石墨加工中心、真空热处理炉等加工和检测设备,为生产优质模具提供了精良装备。 
⑤真空压铸使用的模具、油温控制的模具、采用耐热弹簧、氮气弹簧的模具、模具镶块采用特殊表面强化处理以及压铸镁合金、铜合金的模具均在展览会上亮相。 
从模展上也反映了我们与国外的差距:国产优质耐热钢无论在冶炼质量和稳定性及品种上相对国外差距较大,出口和高档的模具往往选用价格昂贵的国外材料,大大影响了竞争力。国外设计时普遍运用CAE技术,但在我国普及面不广,成熟且得到同行认可的国内软件还没有。经验丰富的模具设计人员缺乏,高档、复杂的压铸模目前还大量引进。 

3 模具标准 
模具标准件是模具的重要组成分,是模具的基础构件。模具结构及其零部件的标准化程度直接影响模具的质量、交货周期和生产成本,是体现一个国家模具整体技术水平的重要标志之一,也是模具工业发展的重要环节。参展商展出的模具标准件品种、规格较多,不仅有模架、推管、顶针、导柱、导套、导板类通用模标件,而且还有许多新产品。如双色塑料模架,在结构上采用模具旋转180°,旋转后定位精度在0.003 mm左右,重复定位精度高,比日本、台湾公司采用的双模具完成双色注塑提高了生产效率,降低了成本,该模架不仅满足了多色的要求,也使色彩的过渡更加光滑平整。 
近几年来,为了更好地满足我国模具工业发展对技术含量高的模标件的需求,打破国外厂商的垄断,我国许多标准件厂商正在积极努力开发新产品。 
我国模标件企业在努力创新的同时,其制造水平也有了较大的提高,企业为了降低生产成本,提高质量,在生产工艺上采用实芯铸造、金属烧结、特殊表面处理、真空热处理等工艺方法,有力地推动了模具标准件生产的技术进步。 
另外,随着CAD/CAM,PRO/E,UG等二维、三维软件广泛用于模具设计和制造,模具厂商要求标准件厂商提供模标件的2D、3D光盘,,许多模标件企业为了满足市场需求,已向模具厂家提供了2D、3D模标件光盘,这对于减轻设计工作量,缩短模具设计周期起到了积极的促进作用。 
尽管我国模标件新品增加较多,模标件生产规模在逐年扩大,技术水平也有较大的提高,已能基本满足我国模具工业发展的需求,但还存在以下几个方面的问题,应引起我们高度重视: 
①模具标准的编制、修订滞后于模具工业的发展。 
②技术含量较低的模标件所占比例仍偏高。 
③国内模标件厂家对引进的国外标准消化、吸收不足。 
④模标件厂产品结构基本相同,无序竞争现象加剧。 

4 模具材料 
模具材料的研究开发及其正确合理的选用,是提高模具制造技术进而提高其性能的重要途径。20世纪90年代以来,复杂、精密、大型、长寿命……

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