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冲压模具行业发展现状及技术趋势


现状

  改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”,东莞长安和横沥的“模具名镇”等,广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千甚至上万家。

  随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。

  目前,我国的模具技术有了很大发展,模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如,主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具;体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加;塑料模热流道技术日渐成熟,气体辅助注射技术开始采用;压铸工艺得到发展。此外,CAD/CAE/CAM技术得到广泛应用,高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到了进一步推广;增材制造(俗称3D打印,原称快速成形)技术进展很快;模具的标准化程度也有一定提高。

  但是,由于我国的模具行业起步较晚,与国外相比,仍存在一些差距,主要体现在:

  (1)产需矛盾。随着工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度的加快,对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要,只达到70%左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低,生产周期长。另外,设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。

  (2)企业结构不合理。我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内,模具的商品化程度较低,而国外70%以上都是专业模具厂,且走的是“小而精”的道路,因此生产效率和经济效益俱佳。

  (3)产品水平。衡量模具的产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度,以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比都有一定的差距。

  此外,模具工业的整体装备水平也存在相对落后、利用率较低的现象。高素质的模具技术人才较缺乏,产品的综合开发能力还急需加强。

  针对不足和模具市场巨大的潜力,国家制定了模具行业的“十二 五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用,提高大型、精密、复杂模具的制造水平;另一方面要针对不同模具市场的需求,有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升,重点、骨干企业达到50%以上。

  近年来,外企进入中国加剧了竞争,也出现了一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展,各地模具行业协会应加强模具企业间的组织和协调,制定合理的价格水平。同时,研究国际模具价格水平,以对行业进行指导和信息沟通。

  近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并使用三维CAD软件如UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等进行模具设计和制造,有些厂家还引进了Moldflow、Modex3D、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于注塑模具和冲压模具的优化设计中。

  在冲压模具行业,以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件,华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

  虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与发达国家相比仍有一些差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不很高;许多先进模具技术应用得不够广泛等等,致使一部分大型、精密、复杂和长寿命模具仍然依赖进口。

未来冲压模具制造技术发展趋势

  模具技术的发展应该为适应模具产品“精度高(Accuracy)”、“交货期短(Time)”、“质量好(Quality)”、“价格低(Cost)”、“服务好(Service)”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几个方面:

  (1)全面推广CAD/CAE/CAM技术

  模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAE/CAM技术的条件已完全成熟,各企业应加大CAD/CAE/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAE/CAM技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。

  (2)高速铣削加工

  国外近些年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

  (3)模具扫描及数字化系统

  高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的研制周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到了成功应用。

  (4)电火花铣削加工

  电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是由高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成型加工领域的重大发展。国外早已有使用这种技术的机床在模具加工中应用,预计这一技术将得到发展。

  (5)提高模具标准化程度

  我国模具标准化程度正在不断提高,目前我国模具标准件使用覆盖率已达到40%以上,而国外发达国家一般为80%左右。

  (6)优质材料及先进表面处理技术

  选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理,模具表面处理除完善现有工艺外,应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

  (7)模具研磨抛光将自动化、智能化

  模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

  (8)模具智能化自动加工系统的发展

  这是我国长远发展的目标。模具智能化自动加工系统应由多台机床合理组成,配有随行定位夹具或定位盘,有完整的机具、刀具数控库,有完整的数控柔性制造系统和在线质量监控系统等。

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