十二五 模具产业技术发展指南及重点项目建议中国模具工业协会(中国模具工业协会第六届理事会第四次常务理事会议通过)1模具产业技术发展指南模具是制造业的重要工艺装备,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

经过几十年的发展,我国模具技术已有很大进步,但总体来说与发达国家模具技术水平相比尚有10年以上的差距。

因此,我国还需大量进口一些高技术含量的模具,近几年每年进口额都超过20亿美元。

模具技术落后已使制造业中许多产业的自主发展受到了制约,如中高档轿车、大规模集成电路和许多精密电子产品以及高档机电产品和军工产品等。

尽快发展模具技术已是当务之急。

模具种类繁多,技术要求各异,现选取如下影响重大,前景广阔,经过努力可以取得成果并可以产业化和推广的一些关键技术作为模具产业技术的发展指南。

1.1模具数字化设计制造及企业信息化管理技术技术说明:该技术是国际上公认的提高模具行业整体水平的有效手段,能够极大地提高模具生产效率和产品质量,并提升企业的综合水平和效益。

以大型、精密、复杂模具为代表的高技术含量模具,目前大量进口,进口模具占据了国内中高端模具市场的50%左右。

这类高技术含量的模具与国际先进水平相比尚有10~15年差距。

差距主要表现在精度、寿命、制造周期及使用稳定性和可靠性等方面,模具数字化设计制造技术的落后是造成产品落后最主要的原因之一。

该项技术所包含的关键技术有:模具优化设计与C AD/CAM/CAE一体化技术,尤其是三维设计和计算机仿真模拟分析技术、模具模块化、集成化、协同化设计技术;模具企业ERP、PDM、PLM、MES等信息化管理技术;快速成型与快速制模技术;虚拟网络技术及公共服务平台的建立等。

通过这些关键技术的突破,可极大地提高模具企业自主创新能力和市场竞争力,有效提高高技术含量模具的国内市场满足率,并能大量出口,从而提高我国模具行业的整体水平及企业效益。

该项技术目前在国内虽已有不同程度的应用,但高端软件主要依靠进口,国内开发能力弱,应用水平低。

1.2大型及精密冲模设计制造技术技术说明:模具大型化和精密化一直是重要发展趋势,高强度板和不等厚激光焊接板的冲压成形技术应用已越来越普遍,高强度钢板热冲压成形和大型铝合金板冲压成形技术在汽车生产中的应用也日益增多;由于高速冲床的运行速度越来越快,集成电路脚距越来越细密,接插件精度越来越高且体积越来越小,超精密加工在进一步发展。

然而目前我国B级以上中高档轿车和超大规模集成电路及精密电子产品的模具还主要依靠进口,为汽车零部件配套的大型多工位级进模刚起步不久,板料热冲压成形及其模具技术在国内刚起步,但基本上处于空白状态,模具生产技术水平已成为影响我国汽车和高档电子产品自主创新能力提高的重要因素。

大型及精密冲模生产技术的提高,不但能提高汽车和高档电子产品的性能及自主创新能力,还将带动模具行业整体水平的提高。

该项技术所包含的关键技术有:汽车大型覆盖件模具生产技术;汽车零部件大型多工位级进模生产技术;高强度板及不等厚焊接板冷冲模生产技术;高强度板热压成形及模具生产技术;厚板精冲模具生产技术;精度达到0.001m m的模具;为引线脚100以上及间距0.15m m以下的引线框架和超大规模集成电路配套的模具;为高于5 m精度的精密微型连接件和为特大( 400mm以上)、特小( 16mm以下)、特型( 12mm以下)电机铁芯及高要求显像模具行业 十二五 规划管、电子枪等配套的模具生产技术等。

1.3大型及精密塑料模具设计制造技术技术说明:随着社会进步和工业的快速发展,用户对塑料模具的要求已越来越高,塑料模具的比例也在逐年提高,其比例已占模具总量的45%左右。

作为现代工业基础的模具,不但要满足生产零件的需要,而且要满足生产组件的需要,还要满足产品轻量化和生产的节能降耗及环保等要求。

现在,汽车、轻工、机电、电信、建材等行业及航空航天、新能源、医疗等新兴产业对塑料零部件的需求越来越大,要求越来越高。

因此,大力发展大型及精密塑料模具生产技术已成为提高我国模具制造水平的重要环节之一。

一些新型的塑料成型技术及相应模具技术的发展尤为重要,而且对提高工业生产的效率及节能降耗和环保有重要意义。

该项技术包含的关键技术有:热流道技术及其在精密注射模上的合理应用;多注射头塑料封装模具生产技术;为10000kN锁模力以上注塑机和2000kN以上热压压力机配套的大型塑料模具以及精度达到0.01m m以上的精密注射模生产技术;多色多材质模具生产技术;金属与塑料零件组合模生产技术;不同塑料零件叠层模具生产技术;不需再进行塑料件表面加工的注射模高光无痕生产技术;塑料模模内装配及装饰技术和热压快速无痕成形技术;新型塑料和多层复合材料的成形技术及模具技术;气液等辅助注射技术及模具技术;塑料异型材共挤及高速挤出模具生产技术等。

1.4大型精密铸造模设计制造技术技术说明:铸造模为铸造工艺配套,主要有压力铸造模(压铸模)、低压铸造模、重力铸造模、无箱挤压铸造模和精密铸造模等,铸造模水平对铸件质量影响很大,而大型精密铸造模生产技术难度也很大。

目前,由于铸造模水平低导致使铸件 肥头大耳 和质量不高的现象仍旧相当普遍。

大型精密铸造模进口量不少,该项技术的提高将对提高铸件质量,发展新型铸件,提高近净加工水平有很大意义。

该项技术所包含的关键技术有:镁合金压铸模及为20000kN以上锁模力压铸件配套的大型压铸模和精度达0.03mm以上的精密压铸模生产技术;模具制品质量大于10kg,精度达到0.05mm的低压铸造模和精度达到0.07mm的重力铸造模制造技术;自动造型线配套的无箱挤压造型铸造模生产技术等。

1.5高等级子午线轮胎活络模具设计制造技术技术说明:汽车子午线轮胎有其独特的花纹造型,高等级子午线轮胎活络模具需设计成特殊而又复杂的三维立体结构,对其圆度、均匀度、几何精度的要求特别高,以确保汽车轮胎行使的舒适度、高速度和安全性,体现轮胎的抓着性能、散热性能、转弯性能、防滑性能和排水性能等,是模具家族中个性化最强和唯一 动态 的模具。

为了准确无误地将轮胎花纹设计通过轮胎模具反映在轮胎上,现代轮胎模具的设计与制造过程要应用C AD/C AM/CAE技术将轮胎花纹总图转化为轮胎模具参数,完成轮胎模具花纹造型和结构设计数字化,对制造工艺进行数字化编程,生成NC程序,由CNC机床进行精密加工,整个设计和生产制造过程完全通过数字化信息在内部局域网上传递,需要数字化设计、数字化传输、数字化加工、数字化检验与管理等一系列高精尖技术。

该项技术所包含的关键技术有:铝合金精密铸造和锻造技术;花纹块分块组合加工和精密配合控制技术;模具合模同心度及精确度控制技术;C AD/ CAM/C AE技术和C NC精密加工及复合加工技术;高速并行加工技术;模具综合热处理和表面处理技术、真空处理技术;模具智能网络化制造技术等。

1.6高档模具标准件生产技术技术说明:模具标准件是模具的基础,广泛使用模具标准件不但能缩短模具生产周期和提高模具质量,而且还能降低模具生产成本及有利于模具维修。

目前我国模具标准件生产落后于模具生产,一些高档模具标准件至今处于空白状态,只能大量进口。

可选取对模具生产影响最大的2种模具标准件作为先行突破口,即寿命能达到100万次的模具用高压氮气缸和温控能达到 1 的热流道系统。

此外,斜楔机构在冲模中具有十分重要的作用,无油润滑推杆推管在精密塑料模具中也非常重要,均属于应予大力发展的高档模具标准件。

这些产品生产技术的突破,将有助于提升我国大型精密模具的水平。

该项技术所包含的关键技术有:活塞、活塞杆和缸体的精密加工技术;高可靠性密封及安全技术;热流道材料及精密温控技术;热流道喷嘴精密加工技术;塑料熔体在模腔内流动的三维计算机模拟分析技术;新型高档斜楔的设计技术及无油润滑耐磨材料的研发与加工技术等。

2重点项目建议基于上述模具产业关键技术,提出较为具体的重点项目建议如下:2.1先进模具设计加工的基础理论和共性技术研究与开发模具是为制件也就是为成形产品服务的,而产品的发展趋势是轻巧、精美、快速与高效生产、低成本与质量,为此,一些新材料就会应运而生,例如各种新型塑料、改性塑料、金属塑料、镁合金、超高强度板、耐高温耐磨耐腐强韧材料、复合材料等,这就对模具提出了新要求,先进模具必须满足各种新材料成形要求。

为制造出更好、更美、更环保的产品,必须从先进模具的设计加工基础理论和基础技术抓起。

它们主要包括以下方面:(1)新型材料成形机理、工艺与技术研究。

(2)复合成形、精密成形与特殊成形的成形工艺与技术研究。

(3)模具设计与制造新方法、新工艺及关键技术研究。

(4)模具对柔性生产和自动化生产的适应性研究。

(5)模具柔性加工和标准化、自动化生产技术的研究与开发。

(6)提高模具可靠性与使用寿命的研究:包括模具失效分析、模具材料及热处理、模具表面强化、高性能模具材料的研发和模具钢选材系统等技术研究。

(7)基于网络环境模具CAD/C AM/C AE技术的异地协同分析与研究和运用全球网络的综合系统的研发。

(8)模具设计知识库系统开发。

(9)网络虚拟技术及模具虚拟制造系统的研发。

(10)模具设计制造过程最优化的智能化、信息化技术研究(包括模具设计制造智能化知识集成技术的研发)。

(11)模具的超精加工、特种加工和细微加工技术的研究及推广应用。

(12)模具制造在线检测技术,设计、加工、测量一体化技术和数字化调试技术的研究及推广应用。

(13)快速原型技术在快速经济模具中的应用和无模快速制造技术研究。

(14)模具绿色设计制造与再制造技术研究及推广应用。

2.2具有自主知识产权的模具设计制造和管理软件的研发、提高及推广应用模具生产今后将越来越依赖于高性能的装备与软件。

目前国产软件不但数量少,而且在性能、功能方面与国际先进水平相比尚有许多差距。

需要开发、提高及推广应用的软件有:(1)三维CAD/CAM软件开发与提高。

(2)CAE软件的开发与提高。

(3)模具生产企业PDM系统研发。

(4)C AD/CAM/CAE无缝集成与一体化及与PDM 集成技术的研发与推广应用。

(5)逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的提高与推广应用。

(6)模具数字化设计制造技术系统研发与推广应用。

(7)模具生产及模具企业信息化管理技术及有关软件的开发、提高和推广应用。

2.3汽车轻量化节能降耗材料成形工艺与模具开发2009年我国已成为汽车生产和使用大国,产量和销售量均列世界首位, 十二五 期间我国将继续保持世界第一的地位,但汽车的质量与发达国家相比仍有较大差距。

单以汽车的自重来说,轿车自重下降10%即可节约燃油6%~8%,降低排放4%,节能减排效果十分明显,因此汽车轻量化对低碳经济意义重大。