模具制造工艺论文 68

发布时间：2016-04-29 12:07

本文关键词：制造工艺论文，由笔耕文化传播整理发布。

浅谈模具工业及技术的现状与发展趋势；摘要：在现代生产中，模具已成为大批量生产各种工业；关键词：模具;模具工业模具技术现状特点发展趋势；Abstract:Moldhasbecomeav；technology.Thereforethis；Keywords:die&mold;di；1引言；模具工业是国民经济的基础工业，是“百业之母”,是；在欧美等工业发达国

浅谈模具工业及技术的现状与发展趋势

摘要：在现代生产中，模具已成为大批量生产各种工业产品和日用生活品的重要工艺装备。应用模具的目的在于保证产品的质量，提高生产率，并且降低生产成本。所以模具工业已成为世界上不可忽视的产业，而模具工业的发展将与我们的生活、工作息息相关。模具工业的发展关键是模具技术的发展。由此这篇文章将浅显的分析当今国内外模具工业的发展现状，其中也包括了模具工业的市场。并且较为初步的介绍了我国模具技术的现状和现代模具工业的特点。浅谈了模具技术发展的八大趋势。

关键词：模具; 模具工业模具技术现状特点发展趋势

Abstract:Mold has become a very important equipment of batch production of both industry products and commodity in modern times. The purpose of using mold is aimed at ensuring the quality, boosting productivity, and lowering the cost. So the mold industry has become a non-neglectable industry, and the development of mold industry is closely related to our lives. The key factor in mold industry is the development of mold

technology. Therefore this article is scheduled to analyses the condition of the mold development worldwide, including the market. At the same time, I also make some preliminary introduction of the condition of china and the characteristics of modern mold industry. Give the brief view to illustrate the eight trends of mold technology.

Keywords:die & mold ; die & mold industry ; die & mold technology ; Status quo ; feature ; development trend

1 引言

模具工业是国民经济的基础工业，是“百业之母”,是永不衰亡的行业。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业是技术转化的成果，是工业生产的重要基础装备，它是高新技术产业的一个组成部分，用模具生产的产品价值往往是模具自身价值的几十倍到上百倍，所以模具技术进步将会极大地促进工业产品的生产发展。

在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”：美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”；在德国，模具被冠之以“金属加工业中的帝王”之称；在罗马尼亚，有“模具就是黄金”之说；新加坡则把模具工业作为“磁力工业”；中国模具权威称“模具是印钞机。可见模具工业在世界各国经济发展中具有极其重要的地位。目前模具技术发展迅猛，使模具工业得到了成足的发展。

2、国内外模具工业现状及我国模具技术现状

2.1 国外模具工业现状

在国外，目前模具日趋大型化，形成这种情况有很多种原因。首先是由于模具生产的零件日趋大型化；其次是由于高生产率要求而发展多工位模具，多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。而由于模具的日趋大型化，也使对加工模具的机床提出了跟高的要求。首先要求机床工作台面能承受大重量和高刚性的特性，还必须有足够大的台面尺寸和工作行程与之相适应；其次用于模具制造的高速机床必须有很高的动、静刚度，以提高机床的定位精度、跟踪精度和抗振能力。最后，机床需要多轴联动，且具有良好的深孔腔综合切削能力。

除此之外，目前模具的精度也越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5μm，现在已达2～3μm,不久1μm精度的模具都将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1μm以内。而超精密加工已进入纳米级精度阶段。大致可分为三个阶段：一是用于汽车、飞机、精密机械的微米级精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米级精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米级精度加工【1】。而超精加工的发展，也时对模具的加工设备、检测技术、研磨抛光工艺等提出了更高的要求。

近年来，世界模具市场总量一直保持在600～650亿美元的水平，美国、日本、法国和瑞士等各国每年出口的模具约占其模具总产值的1/3左右。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一，每年都向国外出口大量模具，而现在日本模具产业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产，只在本国生产激素含量较高的产品。日本使用模具的主要企业也有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的趋势，但是美国模具在全球模具的高端产平仍然占据着重要的地位。而德国作为世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面仍然具有领先的技术。总的来说，目前世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子产业。

2.2 国内模具工业现状

近年来，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。国内的模具生产厂已超过17000家，从业人员达50万。我国的模具工业也一直以每年13%左右的增长速度快速发展，我国模具行业在“十五”其间的增长速度达到13%～15%。近年来，我国每年进口模具约占市场总量的20%左右，已超过10亿美元，成为世界上最大的模具进口国。其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上，冲压模具占全部进口模具约40%。中、高档模具进口比例占市场总量的40%以上。但是我国模具产业中也存在一些问题，就是在创新开发方面的投入仍显不足，模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在十个方面【2】：

（1）各层次的模具技术人才资源不足，尤其是高级模具钳工、CNC 数控机床操作工、高级模具设计人员等，需求缺口较大。

（2）模具标准化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。

（3）模具制造的专业化程度和集中度有待进一步提高。

（4）模具修理机制不健全，因修模拖期影响生产的事时有发生。

（5）模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。

（6）模具及其零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方“议价”，地区与厂际之间价差悬殊。

（7）模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。

（8）设备老化严重，超期服役的情况普遍。

（9）各类模具的标准及技术指导性文件不齐全，特别是与国际市场接轨的各类模具国家标准缺口大。

（10）模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题，至今未能解决。上述一系列问题表明，中国目前的模具产业结构还需要进一步调整，增长方式也需要进一步转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具产品的质量与水平才能真正提升，才能拥有国际市场的竞争力，才能使模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。

2.3 我国模具技术的现状

（1）对于冲模，在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，仍存在一定差距。

（2）在塑料模上，内热式或外热式热流道装置得以采用，少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅

【4】助注射技术已成功得到应用。在精度方面也有了显著的提高，塑料模型腔制造

精度可达0.02～0.05mm（国外可达0.005～0.01mm），分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度值为Ra0.2～0.25μm，塑料模寿命已达100万次（国外可达300万次），模具制造周期仍比国外长2～4倍。但是塑料模的总体水平的参数指标与国外相比尚有较大差距。

（3）压铸模技术水平也有了显著的提高，如汽车、摩托车上配套的铝合金压铸模大部分都实现了国产化，另外，精度也有所提高。

（4）近年来，我国的企业也陆续引进或者自主开发了CAD/CAE系统，实现了CAD/CAE的集成，并采用CAD/CAE技术对成形（型）过程进行计算机模拟等，数控加工的使用率也越来越高，取得了一定的经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAE技术的发展。

（5）我国的，模具标准件越来越广泛地得到采用。

（6）近年来，国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了一些先进工艺设备，使国内模具钢品种规格不合理状况有所改善，模具钢质量有较大程度的提高。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外国内模具热处理工艺执行不严，，处理质量不高，而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。

3、现代模具工业的特点

当代模具工业的特点是：独立的工业体系、技术、人才资本密集、产值和附加值高【3】。

（1）独立的工业体系模具的标准化、专业化水平高，具备模具标准件和优质模具材料的生产与供应系统。模具行业已成为工业体系的一个基础工业。

（2）技术、人才和资本密集模具已从传统的劳动密集型产业转变为技术密集、人才密集和资本密集的产业。技术密集体现在模具的CAD/CAM。而先进的设计制造手段和设备必然需要高素质的从业人员，形成人才密集。模具企业投资大，设备先进，制模水平高，形成资本密集。

（3）产值高工业先进国家的模具年总产值超过机床的总产值，模具行业人均产值也高于一般工业。当前模具制造技术正朝着高速、高精、高效及高寿命方向迈进，正义超过机械制造总体发展速度的步伐前进。先进的设计方法加工个in工艺的应用，使模具制造业成为一项新兴的高附加值的朝阳产业。

4、模具技术的发展趋势

4.1 CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用

模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。模具CAD/CAM/CAE 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC 程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型（形）过程的目的，改善模具结构【4】。按照上述所说的发展方向，可以让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM 协同作业，以便充分发挥各单元的优势和功效。

4.2 快速原型制造（RPM）相关技术将得到更好的发展

快速原型制造技术是20世纪80年代后期发展起来的一种高新制造技术，它将现代计算机技术、激光加工技术及新材料技术集于一体，其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理，得到一系列的二维截面轮廓，然后用激光束或其他方法切割、固化或烧结某种状态材料，得到一层的产品截面并逐步叠加成三维实体【5】。快速成形不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校验、功能实验，而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的数控加工，可以大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间和制造成本

4.3 高速切削将得到更广泛的应用

高速加工技术的出现, 为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。尽可能用高速加工技术来代替电加工, 是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势。与电火花加工相比高速加工出来的产品质量好, 工件表面的残馀应力小, 工件的热变形小, 零件的加工精度高表面质量好, 常可省去后续的许多精加工工序,生产效率高。而且高速切削时切削力小, 可以加工淬火钢,实现硬切削和干切

【6】削。

4.4 模具的反向工程

反向工程又称逆向工程（RE）或反求工程，是相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程（FE）而提出的。其基本思想是【7】：通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息，然后充分利用CAD/CAM 技术快速、准确地建立产品的数学几何模型，进行数据重构设计，最后经过适当的工程分析、结构设计和CAM 编程，就可以加工出产品模具。该设计理念是以设计方法学为指导，以现代化设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造。

4.5 模具标准化程度将不断提高

标准化是实现模具专业化生产的基本前提，也是系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，这是机械制造业向深层次发展的必由之路。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。所以，必须制定一套国家标准，并按标准进行生产制造，并且提高标准件的质量，还要不断的增加标准件的规格品种。

4.6 优质的模具材料及先进表面处理技术将进一步受到重视

模具材料是模具工业的基础，表面工程技术可在一定程度上使模具材料满足模具较高综合性能的要求。随着模具工业的快速发展，对模具材料的数量、质量、品种和性能等方面提出了更高更新的要求。在模具材料方面常用的冷作模具钢有CrWMn、Cr12、Cr12MoV 和W6Mo5Cr4V2，新型冷作模具钢有65Nb、O12Al、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型热作模具钢有美国H 1 3、瑞典QRO 80M、QRO 90SUPREME 等；常用塑料模具用钢有预硬钢(P20、SM1 B30)、时效硬化型钢(P21、PMS、SM2、日本NAK55等)、热处理硬化型钢(MnCrWV、日本S-STAR、瑞典－胜百S-136 等)、粉末模具钢(日本DEX40 等);多工位精度冲模硬质合金(YG20、YG25 等)以及钢结构硬质合金( T L M W 5 0 、GW50 等)【8】。

模具热处理的主要趋势是：（1）由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD 法）发展；（2）由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；（3）镀膜膜层多样化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同时处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视【2】。

4.7 热流道技术及适应高压气体辅助注塑成型方向将得到进一步发展

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术将是塑料模具的一大变革。而气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成形流动分析软件，显得十分重要【9】。

4.8 特殊的成形工艺将得到发展

如液压成形、聚氨酯成形、无模多点成形技术、超塑性成形、高能率成形等将会随着模具市场大环境的变化不断的得到发展，以达到降低生产成本及制造周期，节约材料已获得所需尺寸、形状及性能的产品的目的。

结束语

我国模具工业虽然有了长足的发展，成为了世界的制造大国，但是总体水平仍比德、美、日工业发达国家要落后。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。现代模具技术的发展在很大程度上依赖于模具标准化，优质材料的研究、先进的设备与制造技术，专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。而模具发展所追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业就需要广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求，以实现我国模具工业的跨越式发展。

参考文献：

【1】张荣清. 模具技术现状与发展趋势.

[2011-7-7]

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