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文獻綜述
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文獻綜述
我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計 ,目前模具生產廠點共有2 萬多家,從業(yè)人員約50 萬人,全年模具產值約360 億元,總量供不應求,出口約2 億美元,進口約10 億美元. 當前,我國模具行業(yè)的發(fā)展具有下特征:大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平;塑料模和壓鑄模成比例增長;專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產能力增加較快;“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等. 從地區(qū)分布來看,以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方. 目前發(fā)展最快、模具生產最集中的省份是廣東和浙江,其模具產值約占全國總產值的60 %以上 . 我國模具總量雖然已位居世界第三,但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達國家,模具商品化和標準化程度也低于國際水平。但是從第10屆國際模具技術和設備展覽會上可以看出我國的塑料模已從過去的單純仿制、加工粗糙,發(fā)展到現(xiàn)在已大量運用先進技術和理論知識,并且積累了豐富的制模經驗。更重要的是這已不是個別的企業(yè), 而是涌現(xiàn)出大批具有相當水平的模具企業(yè), 是我國模具水準的整體提升。模具水準的提高不僅需要先進的制造技術和成熟的經驗,更要依賴優(yōu)秀的質量管理體系,具備所有這些條件才能使我國的塑料模具一步一步走向世界,走向成功。再介紹一下國外的情況，首先說下塑料模具方面，下面以“歐洲模展上的先進模具技術”的考察報告以基準來簡單介紹一下在EuroMold 2001 上展出的模具大部分為塑料模,許多模具巧妙的設計、高超的加工技術和卓越的質量令人贊嘆。例如, Sermo 、EN GEL 等公司展出了多零件、多色、多材料注射模, 回轉臺注射成型和帶分度板座的注射成型系統(tǒng)。利用這些模具和技術可實現(xiàn)同一模具中成型多種零件, 并且可實現(xiàn)多種顏色、多種材質塑料的注射成型。MHT 公司展出了1 模144 腔的高效瓶坯模具, 其特點不僅腔數(shù)多, 而且注射周期短, 生產效率高,該模具每小時可制造瓶坯達60 000 個。Solvay 公司展出了其表面涂層專利技術, 可使模具表面層硬度達1750～3400HV ,厚度為5μm ,大大提高了模具的耐磨性和使用壽命。塑料模制造技術中一個突出點就是鋁合金材料的應用,Corus 、Pechiney Rhenalu 等公司展出了其鋁合金材料及模具樣品。Corus 公司開發(fā)和生產了HO KO TOL 、WELDURAL 和GIAN TAL 3 個系列的鋁合金材料。展出的1 副用鋁合金制造的塑料模, 使用壽命已達30 萬次, 狀況依然完好。Pechiney Rhenalu 公司展出了4 個系列8 個等級的鋁合金材料,宣稱用其M1- 600 鋁材制造塑料模,壽命可達50 萬次以上。Synventive Molding Solutions 公司的動態(tài)進料技術是塑料模技術中的一個亮點, 這是一項控制熔融塑料在熱流道系統(tǒng)中流動的專利技術。所謂動態(tài)進料, 就是可為每個澆口分別設定注射時間、注射壓力等參數(shù), 根據(jù)這些設置進行注射, 可以獲得平衡的注射和最佳的質量保證。為實現(xiàn)上述目的,裝置內每個熱流道噴嘴有一個針閥, 用以調節(jié)塑料的流動。針閥可通過液壓驅動活塞動態(tài)地、無級地移動, 針閥的位置決定了注射的流量和壓力。在流道內有壓力傳感器, 可連續(xù)記錄流道內的壓力變化, 并將壓力曲線與預置的壓力曲線進行比較, 通過液壓系統(tǒng)控制針閥位置, 調整壓力至預先設定的值。動態(tài)進料技術的另一優(yōu)點, 就是允許使用可換模具, 即可使用一標準模具, 對于不同制件只要更換模芯, 而不必調整熱流道系統(tǒng)。這樣就可以減少使用的模具數(shù)。動態(tài)進料裝置也允許使用多模成型, 同時允許每個模具使用不同的模芯。對于單副模具, 即具有一個模芯和多個澆口時, 用戶可分別調節(jié)各個澆口的注射量、注射時間和壓力, 從而保證復雜注射零件的質量。總體說來，我們的塑料模具制造水平與世界先進水平的差距還是很大的。再來看下覆蓋件模具設計方面，汽車覆蓋件模具隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展獲得了同步發(fā)展。第10屆中國國際模具技術和設備展覽會上共有40 余家國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)參加了展覽, 比上屆參展企業(yè)增加40 % , 實力最強的國內幾家企業(yè)都參加了本屆展覽, 且參展企業(yè)都經過精心策劃, 展出了能反映其技術水平和綜合實力的沖壓件產品和模具資料,較客觀、準確地反映了我國汽車覆蓋件模具近2 年的發(fā)展進步和當前的技術水平。 2 年一次的中國國際模展, 因展覽會級別高和各企業(yè)的參與重視, 模展產品和資料能反映出我國在一個階段汽車覆蓋件模具的技術水平及技術進步, 主要體現(xiàn)在模具制造全過程中運用的方法、手段、程序和結果中。從本屆模展看,技術的進步可以總結為:先進技術推廣普及升級,模具質量明顯提高。 但是，對于外覆蓋件，特別是中高檔轎車的外覆蓋件，由于其有很高的型面精度和表面質量要求，整車廠還很少將模具交由國內開發(fā)。而國外方面，目前，國外大汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產周期，將除轎車外覆蓋件之外的大部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司（如Fontana Pietro、Kuka、Laepple、Schuler等公司）設計和制造。這些公司都有很強的開發(fā)能力，并在某些零件的制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。但作為整車廠，考慮到新車型開發(fā)過程中的保密，對諸如翼子板、行李箱蓋、車門、側圍、車頂、前蓋等敏感零部件的模具，則都由自己的模具制造部門來設計和制造。近年來，通過不懈的努力，國內轎車沖壓模具的設計制造能力取得了顯著的進步。但是，在轎車特別是中高檔轎車外覆蓋件模具的開發(fā)上，我們與國際水平仍有較大差距。不過，這種差距并非不能縮小，只要我們多加強國際交流，多吸取國外同行的設計制造經驗，一定能夠加快轎車覆蓋件模具的國產化進程。因此說來，我們還有很長的路要走呢。二、研究主要成果 1 塑料模。我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經半個多世紀,有了很大的發(fā)展,模具水平有了較大提高. 在大型模具方面已能生產48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5 kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具 ;精密塑料模具方面,已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 . 如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I1K模具有限公司制造的多腔VCD 和DVD 齒輪模具,所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平,而且還采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求. 該公司還能生產厚度僅為0108 mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等. 注塑模型腔制造精度可達0102～0105 mm ,表面粗糙度Ra 012μm ,模具質量、壽命明顯提高,非淬火鋼模壽命可達10～30 萬次,淬火鋼模達50～1 000萬次,交貨期較以前縮短,但與國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展. 氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C2MOLD 氣輔軟件,取得較好的效果. 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術. 現(xiàn)在,熱流道模具已逐漸開始推廣,有的廠采用率達20 %以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置, 以及具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具. 但總體上熱流道的采用率達不到10 % ,與國外的50 %～80 %相比,差距較大. 2 汽車覆蓋件模具設計主要表現(xiàn)在：(1) 先進軟件技術 三維軟件的推廣速度較快，為模具制造實現(xiàn)無圖化、數(shù)字化加工邁出了可喜的第一步。為消除CAD、CAM信息孤島,實現(xiàn)CAD/ CAE/ CAPP/ CAM一體化, 連接CAD 與CAM橋梁作用的計算機輔助工藝設計(CPPP) 技術的運用已出現(xiàn)在少數(shù)企業(yè)中, 這為提升企業(yè)的綜合管理效益, 引導模具工業(yè)的技術進步和發(fā)展方向將產生重要影響。 (2) 模具質量水平的提高本屆模展展出的產品已覆蓋了代表汽車車身技術難度和質量水平的全部覆蓋件零件, 如側圍、整體側圍、翼子板、發(fā)動機蓋內外板、行李箱蓋內外板、大型復雜地板、頂蓋、復雜骨架件等等, 模具類型主要集中在工藝性最強的拉伸模和復合性高、結構復雜的修邊沖孔翻邊復合模上。模具質量的提高主要體現(xiàn)在模具制造的全過程。 (3) 其他技術。其它如逆向工程技術、測量技術、表面涂鍍技術、綜合檢具工裝、標準化運用等都取得了不同程度的進展。 三、發(fā)展趨勢在信息社會和經濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發(fā)展。伴隨著產品技術含量的不斷提高，模具生產向著信息化、數(shù)字化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化和經營國營化方面發(fā)展。塑料模具方面：塑料模具占模具總量的很大的比例，近40%，而且這個比例還在不斷的上升。塑料模具中為家電和汽車配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑封模具，為電子信息產業(yè)和機械及包裝的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模、為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖有相當技術基礎并在快速發(fā)展，但技術水平和國外還有很大差距，總量也供不應求，每年進口幾億美元，以后應該重點發(fā)展。沖壓模具占模具總量的40%以上，汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括農用機、工程機械和農機配套的覆蓋件模具，其在沖壓模具中有很大的代表性，模具大都是大中型，結構復雜，技術要求高。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，它可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已經有了一定的基礎，已經能為中檔轎車配套，但水平還不高，能力還不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車的覆蓋件模具主要是依靠進口，每年花費幾億美元。汽車覆蓋件模具水平不高，能力不足，生產周期長，已經成了汽車發(fā)展的瓶頸，極大的影響了車型的發(fā)展開發(fā)。今后，中高檔轎車所需覆蓋件模具是重中之重。爭取盡快實現(xiàn)中高檔轎車以及以下水平的汽車覆蓋件模具做到可以完全自配，2020年，除了極個別高檔的轎車外，所有汽車覆蓋件模具都可以實現(xiàn)自配。 具體的措施總體表現(xiàn)在： 1、 開發(fā)擁有自主知識產權，適合我國國情，有較高水平的模具設計、加工及企業(yè)管理的模具軟件,不斷提高軟件的智能化、集成化程度,并推廣發(fā)展 .2、推廣應用高速、高精加工技術并研制相應設備,高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復合加工等.在未來15年左右的時間里,我國機床行業(yè)應向我國模具行業(yè)逐步提供適合模具高速高精的加工設備,盡可能建立擁有自己自主知識產權,精度能達到0.0001mm的高精度模具制造設備。 3、 快速原形和快速經濟模具制造新技術的進一步開發(fā)、提高和應用。 4、 大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技術的研發(fā)及推廣應用；包括大型級進模及高精密和高復雜性的高技術含量的先進模具三維設計和制造技術的研發(fā)；包括沖壓工藝設計系統(tǒng)、模具型面設計系統(tǒng)、成型分析系統(tǒng)、模具結構設計系統(tǒng)、模具CAM設計系統(tǒng)和沖壓專家咨詢系統(tǒng)的車身模具數(shù)字化設計制造系統(tǒng)的研發(fā)；模具的集成、柔性自動加工技術和網絡虛擬技術等。 5、 模具制造新工藝、新技術。模具制造的節(jié)能、節(jié)材技術，模具的熱處理、表面光整加工和表面處理新技術。 6、 高性能模具材料的研制、系列化極其正確的選用。四、存在問題由于我國模具行業(yè)起步比較晚，與國外相比，有一定的差距，主要表現(xiàn)在： 1， 模具設計人員缺乏我國模具人才一直缺乏。模具人才的培養(yǎng)需要較大規(guī)模的硬件設備和高水平的師資力量。模具設備動輒上百萬，投入大，回收慢，而且?guī)熧Y缺乏。更重要的是，學模具設計需要的時間很長，一般要2到3年的實踐才可以成為一名合格的模具技術人員，而且模具制造環(huán)境臟且累，很少有年輕人選擇學這個行當。今年模具設計人才由為緊缺，很多企業(yè)的人事經理對模具設計人才和數(shù)控加工人才表現(xiàn)出極大的熱情。他們表示，懂繪圖軟件，會看圖紙，會使用AUTOCAD和PRO/E等繪制模具圖紙和加工圖紙，有一定經驗的模具設計人才和懂加工工藝，會使用MAST-ERCAM和UG編寫套路，有一定經驗的數(shù)控加工人才，是目前社會較缺乏，企業(yè)最急需的人才。目前模具設計及數(shù)控編程的畢業(yè)生在數(shù)控和其他方面很難滿足社會的需要。但由于模具設計和數(shù)控加工培訓設備投入資金大，要求教師實踐經驗豐富，因此專業(yè)培訓機構很少。如今在廣東，僅有為數(shù)不多的幾家培訓中心開設了模具設計和數(shù)控加工的課程，但是在專業(yè)內容的設置上還存在很大的缺陷。 2， 模具制造水平檔次低國內模具制造廠家，制造工藝條件參差不齊，不少廠家因為設備不配套，很多工序依靠手工完成，嚴重影響了精度和質量。國家模具多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理，而國外則采用專用模具材料DINI2316，其綜合機械性能，耐磨耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產材料。這從根本上影響了國產模具的外觀質量和使用壽命。模具就其本質來言屬于共裝，生產出合格制品才是最終目的。因此，模具的質量，性能依賴試模結果檢驗。國內模具廠因要求交貨時間短，試模設備局限，往往把質量檢驗工作放在用戶處試模，易給用戶造成大量的損失和浪費。而且由于修模受時間和場地的限制，往往難以調試出最佳的狀態(tài)。而國外一些發(fā)展交好的企業(yè)都擁有自己的試模場所和設備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時限達到很好的效果。 在確保品質的前提下，降低成本無疑是努力的方向。但目前一些廠商只關心價格，而忽視了模具的技術質量，對用戶而言合理的質量價格比是最優(yōu)選擇，所以進口模具價格比國產的高8到10倍仍有其市場空間。
結束語：當前,我國模具行業(yè)的發(fā)展具有下特征:大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平;塑料模和壓鑄模成比例增長; 先進軟件技術 三維軟件的推廣速度較快，為模具制造實現(xiàn)無圖化、數(shù)字化加工邁出了可喜的第一步。為消除CAD、CAM信息孤島,實現(xiàn)CAD/ CAE/ CAPP/ CAM一體化, 連接CAD 與CAM橋梁作用的計算機輔助工藝設計(CPPP) 技術的運用已出現(xiàn)在少數(shù)企業(yè)中, 這為提升企業(yè)的綜合管理效益, 引導模具工業(yè)的技術進步和發(fā)展方向將產生重要影響 ， 模具設計人員缺乏我國模具人才一直缺乏。模具人才的培養(yǎng)需要較大規(guī)模的硬件設備和高水平的師資力量。模具設備動輒上百萬，投入大，回收慢，而且?guī)熧Y缺乏。
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