我国模具制造业的现状与发展趋势前言随着中国的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下,中国的制造业也日趋蓬勃发展;而模具制造技术是衡量一个国家制造业水平发展的重要标志之一,模具制造工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,各国政府都高度重视和赞赏。
在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接:“模具就是金”。
模具制造是工业生产中应用极为广泛的基础工艺装备。
在各行各业中应用都是十分广泛,工业产品中60%~80%的零件都要依据模具成形进行制造,并且随着近年来这些行业的迅速发展,对模具的要求越来越迫切,精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。
模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。
模具的发展1模具在工业生产中的地位模具是大批量生产同形产品的工具,是工业生产的主要工艺装备。
采用模具生产零部件,具有高效,节材,成本低,保证质量等一系列优点,是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。
已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
现代经济的基础工业。
制造业的生存和发展很大程度上业依赖于模具制造,它已成为衡量一个国家生产水平的重要标志。
1989年3月国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中,把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位(仅次于大型发电设备及相应的输变电设备),确立模具工业在国民经济中的重要地位。
1997年以来,又相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。
经国务院批准,从1997年到2000年,对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策,以扶植模具工业的发展。
所有这些,都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。
目前全世界模具年产值约为600亿美元,日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业,从1997年开始,我国模具工业产值也超过了机床工业产值。
2我国模具工业现状由于历史原因形成的封闭式、“大而全”的企业特征,我国大部分企业均设有模具车间,处于本厂的配套地位,自70年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。
生产效率不高,经济效益较差。
模具行业的生产小而散乱,跨行业、投资密集,专业化、商品化和技术管理水平都比较低。
目前我国的模具生产总额的提升。
但是我国在模具制造业生产过程中,还存在生产成本迅速增长的问题,一方面,我国在模具生产期间,政府部门未制定完善的优惠政策,无法提升模具技术的应用质量,难以达到良好的生产标准。
另一方面,我国模具制造业在生产期间,不能更好地控制生产成本,难以提升模具制造业的经济效益,无法集中控制模具制造效益,也难以达到良好的发展效果。
从表1可看出,近几年我国模具制造业的产值与年增长率较低,不利于我国模具制造业出口贸易的发展,甚至会出现难以解决的问题。
我国在总产值处于逐年递增的状态,然而实际增长率较低,无法有效满足国际模具贸易需求,难以提高中国模具在贸易方面的经济效益与竞争力,给我国模具制造业带来较大的挑战存在较多的不足之处,影响着中国模具制造业的经济效益,也难以提升模具制造业的竞争能力。
我觉得中国模具生产结构还需要进一步调整,相关技术人员必须转变中国模具的制造方式,提升模具制造质量与制作水平,提高其经济效益,以达到良好的生产体系,才能提高中国模具制造业的竞争能力2.1 模具工业产品结构的现状我国的模具主要分为10大类,主要的有冲压模、注塑模、铸造模、压铸模、锻模、橡胶轮胎模、玻璃模等。
我国模具目前的结构比例:冲压模所占比例约37%,塑料模约占43%,铸造模包含压铸模约为10%,锻模、轮胎模、玻璃模等等其他类模具占10%。
与工业发达国家的模具类别比例一致。
近年来,我国的先进精密冲压模具的总体技术水平提升很快,其模具技术水平、制造精度、使用寿命和制造周期等性能指标方面均有了明显的提升,相当一部分高档优质模具的总体水平已达到或接近国际同类模具水平。
目前我国精密模具制造中的空调器翅片级进模使用寿命可达5亿冲次,生产规模和技术发展等方面处于国内领先地位。
研制的0.4mm间距高精度微型接插件级进模制造精度达0.5,最小的凸模0.13mm直接磨削达到镜面,保证了制件的针脚最细处0.17mm,折弯精度0.01mm和S形弯等高精度要求。
我国的塑料成形模具设计,制作技术起步还是比较晚,整体水平还较低。
经过多年的努力和研发,目前中国塑料模具制造水平已有较大提高。
大型塑料模具已能生产单套重量达到50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到2μm,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具2.2 模具工业技术结构现状我国模具工业起步较晚,但发展速度十分迅速。
三十年发展已使我国成为世界模具制造及消费大国,建立起了模具工业体系,但是仍然与发达国家还有较大的差距。
在模具行业技术全面提升。
为了适应新形势,我国模具行业近几年来不断提升技术水平。
许多企业已应用了CAD/CAE/CAM一体化技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息管理技术,以及高速加工、快速成型、虚拟仿真、机器人技术、智能制造及网络技术等许多高新技术。
在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面,不断的得到了行业应用,不断的拉近了技术水平上都存在差距。
在应用CAD技术设计模具方面,更多的企业在模具在设计中采用了CAD;在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也有了一定的起色,在应用CAM技术制造模具方面,都拥有一些先进适用的制造装备,工艺设备;在模具共性工艺技术,如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的CAD/CAM技术应用在我国还是有比较大的进步。
计算机辅助技术的软件开发,有了一定的水平,但是还是需要时间知识和经验的积累。
2.3 模具工业配套材料,标准件结构现状模具用材料包括的范围很广,从一般的碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、马氏体时效钢到硬质合金、难溶合金、高温合金、非铁金属等都可选用,其中主要是属于合金工具钢的模具钢。
随着我国模具工业的发展,对模具材料的数量、质量、品种和性能等方面提出了更高的新要求,模具材料市场也得到迅速的发展。
我国模具材料试产落后于模具工业的需要,主要表现在几个方面:⑴、销售渠道不通畅。
⑵、黑色圆棒材多,扁钢、精料、经过预硬化的材料和制品、标准件少。
我国模具钢市场80%左右是黑皮圆棒材,用户拿到材料以后还要自己改锻改制,材料利用率低,生产周期长,不能适应模具制造业的需要。
⑶、一般质量的模具钢材多,高质量的模具钢材少,相当部分要求高的模具钢都需要经过真空精炼和电渣重溶,国外有的企业规定截面大于150mm的模具钢材,全部进行电渣重熔,以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性,而我国通过电渣重熔的模具钢所占的份额很小。
中国模具标准化工作起步较晚,加之宣传、贯彻和推广工作力度小,因此模具标准化落后于生产,更落后于世界上许多工业发达的国家。
中国模具标准化体系包括四大类标准,即:模具基础标准、模具工艺质量标准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准。
模具标准又可按模具主要分类分冲压模具标准、塑料注射模具标准、压铸模具标准、锻造模具标准、紧固件冷镦模具标准、拉丝模具标准、冷挤压模具标准、橡胶模具标准、玻璃制品模具和汽车冲模标准等十大类。
2005年模具标准件使用覆盖率达到60%,2010年达到70%以上其中大型模具60%零件实现标准化,基本满足市场需要。
目前,中国已有50多项模具标准共300多个标准号及汽车冲模零部件方面的14种通用装置和244个品种,共363个标准。
3模具的发展趋势3.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展(1)模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全,同时各功能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理与共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的。
如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。
集成化程度较高的软件还包括:Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。
国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统;北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件;吉林金网格模具工程研究中心的冲压模CAD/CAE/CAM系统等。
(2)模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。
模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。
如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点,从而使模具并行工程成为可能。
另外,Cimatran公司的Moldexpert,Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D专业注塑模设计软件,可进行交互式3D型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。
澳大利亚Moldflow公司的三维真实感流动模拟软件MoldflowAdvisers已经受到用户广泛的好评和应用。
国内有华中理工大学研制的同类软件HSC3D4.5F及郑州工业大学的Z-mold软件。
面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。
如Cimatron公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面,生成与制品相对应的型芯和型腔,实现模架零件的全相关,自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格,并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。
(3)模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化,以及计算机软硬件技术的迅速发展,网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要,也有可能。
美国在其《21世纪制造企业战略》中指出,到2006年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案,使汽车开发周期从40个月缩短到4个月。