本文關鍵詞：制造工藝論文，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

淺談模具工業(yè)及技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；摘要：在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具已成為大批量生產(chǎn)各種工業(yè)；關鍵詞：模具;模具工業(yè)模具技術現(xiàn)狀特點發(fā)展趨勢；Abstract:Moldhasbecomeav；technology.Thereforethis；Keywords:die&mold;di；1引言；模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是“百業(yè)之母”,是；在歐美等工業(yè)發(fā)達國

淺談模具工業(yè)及技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘要：在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具已成為大批量生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備。應用模具的目的在于保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，并且降低生產(chǎn)成本。所以模具工業(yè)已成為世界上不可忽視的產(chǎn)業(yè)，而模具工業(yè)的發(fā)展將與我們的生活、工作息息相關。模具工業(yè)的發(fā)展關鍵是模具技術的發(fā)展。由此這篇文章將淺顯的分析當今國內(nèi)外模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，其中也包括了模具工業(yè)的市場。并且較為初步的介紹了我國模具技術的現(xiàn)狀和現(xiàn)代模具工業(yè)的特點。淺談了模具技術發(fā)展的八大趨勢。

關鍵詞：模具; 模具工業(yè) 模具技術 現(xiàn)狀 特點 發(fā)展趨勢

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

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是“百業(yè)之母”,是永不衰亡的行業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)是技術轉(zhuǎn)化的成果，是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎裝備，它是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品價值往往是模具自身價值的幾十倍到上百倍，所以模具技術進步將會極大地促進工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展。

在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”：美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；在日本，模具被譽為“進入富裕社會的原動力”；在德國，模具被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱；在羅馬尼亞，有“模具就是黃金”之說；新加坡則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”；中國模具權威稱“模具是印鈔機。可見模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有極其重要的地位。目前模具技術發(fā)展迅猛，使模具工業(yè)得到了成足的發(fā)展。

2、國內(nèi)外模具工業(yè)現(xiàn)狀及我國模具技術現(xiàn)狀

2.1 國外模具工業(yè)現(xiàn)狀

在國外，目前模具日趨大型化，形成這種情況有很多種原因。首先是由于模具生產(chǎn)的零件日趨大型化；其次是由于高生產(chǎn)率要求而發(fā)展多工位模具，多腔模具（現(xiàn)在有的注塑模已達幾百腔）所致。而由于模具的日趨大型化，也使對加工模具的機床提出了跟高的要求。首先要求機床工作臺面能承受大重量和高剛性的特性，還必須有足夠大的臺面尺寸和工作行程與之相適應；其次用于模具制造的高速機床必須有很高的動、靜剛度，以提高機床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。最后，機床需要多軸聯(lián)動，且具有良好的深孔腔綜合切削能力。

除此之外，目前模具的精度也越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5μm，現(xiàn)在已達2～3μm,不久1μm精度的模具都將上市。隨著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以內(nèi)。而超精密加工已進入納米級精度階段。大致可分為三個階段：一是用于汽車、飛機、精密機械的微米級精密加工；二是用于磁盤、磁鼓制造的亞微米級精密加工；三是用于超精密電子器件的毫微米級精度加工【1】。而超精加工的發(fā)展，也時對模具的加工設備、檢測技術、研磨拋光工藝等提出了更高的要求。

近年來，世界模具市場總量一直保持在600～650億美元的水平，美國、日本、法國和瑞士等各國每年出口的模具約占其模具總產(chǎn)值的1/3左右。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一，每年都向國外出口大量模具，而現(xiàn)在日本模具產(chǎn)業(yè)正逐漸將技術含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)激素含量較高的產(chǎn)品。日本使用模具的主要企業(yè)也有加快向國外轉(zhuǎn)移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)平仍然占據(jù)著重要的地位。而德國作為世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面仍然具有領先的技術�？偟膩碚f，目前世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子產(chǎn)業(yè)。

2.2 國內(nèi)模具工業(yè)現(xiàn)狀

近年來，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。國內(nèi)的模具生產(chǎn)廠已超過17000家，從業(yè)人員達50萬。我國的模具工業(yè)也一直以每年13%左右的增長速度快速發(fā)展，我國模具行業(yè)在“十五”其間的增長速度達到13%～15%。近年來，我國每年進口模具約占市場總量的20%左右，已超過10億美元，成為世界上最大的模具進口國。其中塑料與橡膠模具占全部進口模具的50%以上，沖壓模具占全部進口模具約40%。中、高檔模具進口比例占市場總量的40%以上。但是我國模具產(chǎn)業(yè)中也存在一些問題，就是在創(chuàng)新開發(fā)方面的投入仍顯不足，模具行業(yè)內(nèi)綜合開發(fā)能力的提升已嚴重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問題體現(xiàn)在十個方面【2】：

（1）各層次的模具技術人才資源不足，尤其是高級模具鉗工、CNC 數(shù)控機床操作工、高級模具設計人員等，需求缺口較大。

（2）模具標準化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。

（3）模具制造的專業(yè)化程度和集中度有待進一步提高。

（4）模具修理機制不健全，因修模拖期影響生產(chǎn)的事時有發(fā)生。

（5）模具壽命偏低，使模具費占產(chǎn)品成本比率過高且長期居高不下。

（6）模具及其零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區(qū)與廠際之間價差懸殊。

（7）模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內(nèi)自行開發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應用。

（8）設備老化嚴重，超期服役的情況普遍。

（9）各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌的各類模具國家標準缺口大。

（10）模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。 上述一系列問題表明，中國目前的模具產(chǎn)業(yè)結構還需要進一步調(diào)整，增長方式也需要進一步轉(zhuǎn)變，必須從量的擴張逐漸轉(zhuǎn)變到以質(zhì)為先的軌道上來。只有這樣，我國模具產(chǎn)品的質(zhì)量與水平才能真正提升，才能擁有國際市場的競爭力，才能使模具產(chǎn)品的出口量的增長與質(zhì)的提升相結合。

2.3 我國模具技術的現(xiàn)狀

（1）對于沖模，在設計制造方法、手段上已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，仍存在一定差距。

（2）在塑料模上，內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔

【4】助注射技術已成功得到應用。在精度方面也有了顯著的提高，塑料模型腔制造

精度可達0.02～0.05mm（國外可達0.005～0.01mm），分型面接觸間隙為0.02mm，模板的彈性變形為0.05mm，型面的表面粗糙度值為Ra0.2～0.25μm，塑料模壽命已達100萬次（國外可達300萬次），模具制造周期仍比國外長2～4倍。但是塑料模的總體水平的參數(shù)指標與國外相比尚有較大差距。

（3）壓鑄模技術水平也有了顯著的提高，如汽車、摩托車上配套的鋁合金壓鑄模大部分都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，另外，精度也有所提高。

（4）近年來，我國的企業(yè)也陸續(xù)引進或者自主開發(fā)了CAD/CAE系統(tǒng)，實現(xiàn)了CAD/CAE的集成，并采用CAD/CAE技術對成形（型）過程進行計算機模擬等，數(shù)控加工的使用率也越來越高，取得了一定的經(jīng)濟效益， 促進和推動了我國模具CAD/CAE技術的發(fā)展。

（5）我國的，模具標準件越來越廣泛地得到采用。

（6）近年來，國內(nèi)一些模具鋼生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引進了一些先進工藝設備，使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質(zhì)量有較大程度的提高。但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外國內(nèi)模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴，，處理質(zhì)量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。

3、現(xiàn)代模具工業(yè)的特點

當代模具工業(yè)的特點是：獨立的工業(yè)體系、技術、人才資本密集、產(chǎn)值和附加值高【3】。

（1）獨立的工業(yè)體系 模具的標準化、專業(yè)化水平高，具備模具標準件和優(yōu)質(zhì)模具材料的生產(chǎn)與供應系統(tǒng)。模具行業(yè)已成為工業(yè)體系的一個基礎工業(yè)。

（2）技術、人才和資本密集 模具已從傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g密集、人才密集和資本密集的產(chǎn)業(yè)。技術密集體現(xiàn)在模具的CAD/CAM。而先進的設計制造手段和設備必然需要高素質(zhì)的從業(yè)人員，形成人才密集。模具企業(yè)投資大，設備先進，制模水平高，形成資本密集。

（3）產(chǎn)值高 工業(yè)先進國家的模具年總產(chǎn)值超過機床的總產(chǎn)值，模具行業(yè)人均產(chǎn)值也高于一般工業(yè)。當前模具制造技術正朝著高速、高精、高效及高壽命方向邁進，正義超過機械制造總體發(fā)展速度的步伐前進。先進的設計方法加工個in工藝的應用，使模具制造業(yè)成為一項新興的高附加值的朝陽產(chǎn)業(yè)。

4、模具技術的發(fā)展趨勢

4.1 CAD/CAE/CAM 技術在模具設計制造中的廣泛應用

模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。模具制造是設計的延續(xù)，推行模具設計與制造一體化可達到優(yōu)化設計的要求。模具CAD/CAM/CAE 技術是當代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC 程序，也可針對不同的模具類型，以相應的基礎理論，通過數(shù)值模擬方法達到預測產(chǎn)品成型（形）過程的目的，改善模具結構【4】。按照上述所說的發(fā)展方向，可以讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實現(xiàn)CAD/CAE/CAM 協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效。

4.2 快速原型制造（RPM）相關技術將得到更好的發(fā)展

快速原型制造技術是20世紀80年代后期發(fā)展起來的一種高新制造技術，它將現(xiàn)代計算機技術、激光加工技術及新材料技術集于一體，其原理是根據(jù)對三維CAD電子模型進行分層切片處理，得到一系列的二維截面輪廓，然后用激光束或其他方法切割、固化或燒結某種狀態(tài)材料，得到一層的產(chǎn)品截面并逐步疊加成三維實體【5】�？焖俪尚尾粌H能夠迅速制造出原型供設計評估、裝配校驗、功能實驗，而且還可以通過形狀復制，快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費時和耗成本的數(shù)控加工，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，有效地縮短開發(fā)時間和制造成本

4.3 高速切削將得到更廣泛的應用

高速加工技術的出現(xiàn), 為模具制造技術開辟了一條嶄新的道路。盡可能用高速加工技術來代替電加工, 是加快模具開發(fā)速度、提高模具制造質(zhì)量的必然趨勢。與電火花加工相比高速加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量好, 工件表面的殘馀應力小, 工件的熱變形小, 零件的加工精度高表面質(zhì)量好, �？墒∪ズ罄m(xù)的許多精加工工序,生產(chǎn)效率高。而且高速切削時切削力小, 可以加工淬火鋼,實現(xiàn)硬切削和干切

【6】 削。

4.4 模具的反向工程

反向工程又稱逆向工程（RE）或反求工程，是相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計流程即所謂的正向工程（FE）而提出的。其基本思想是【7】：通過對實物或零件進行掃描測量以及各種先進的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息， 然后充分利用CAD/CAM 技術快速、準確地建立產(chǎn)品的數(shù)學幾何模型，進行數(shù)據(jù)重構設計，最后經(jīng)過適當?shù)墓こ谭治�、結構設計和CAM 編程，就可以加工出產(chǎn)品模具。該設計理念是以設計方法學為指導，以現(xiàn)代化設計理論、方法、技術為基礎，運用各種專業(yè)人員的工程設計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對已有產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造。

4.5 模具標準化程度將不斷提高

標準化是實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，也是系統(tǒng)提高整個模具行業(yè)技術水平和經(jīng)濟效益的重要手段，這是機械制造業(yè)向深層次發(fā)展的必由之路。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。所以，必須制定一套國家標準，并按標準進行生產(chǎn)制造，并且提高標準件的質(zhì)量，還要不斷的增加標準件的規(guī)格品種。

4.6 優(yōu)質(zhì)的模具材料及先進表面處理技術將進一步受到重視

模具材料是模具工業(yè)的基礎，表面工程技術可在一定程度上使模具材料滿足模具較高綜合性能的要求。隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，對模具材料的數(shù)量、質(zhì)量、品種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鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV 和W6Mo5Cr4V2，新型冷作模具鋼有65Nb、O12Al、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型熱作模具鋼有美國H 1 3、瑞典QRO 80M、QRO 90SUPREME 等；常用塑料模具用鋼有預硬鋼(P20、SM1 B30)、時效硬化型鋼(P21、PMS、SM2、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(MnCrWV、日本S-STAR、瑞典－勝百S-136 等)、粉末模具鋼(日本DEX40 等);多工位精度沖模硬質(zhì)合金(YG20、YG25 等)以及鋼結構硬質(zhì)合金( T L M W 5 0 、GW50 等)【8】。

模具熱處理的主要趨勢是：（1）由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如TD 法）發(fā)展；（2）由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；（3）鍍膜膜層多樣化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同時處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術也日益受到重視【2】。

4.7 熱流道技術及適應高壓氣體輔助注塑成型方向?qū)⒌玫竭M一步發(fā)展

采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術將是塑料模具的一大變革。而氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形小、表面質(zhì)量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩部分，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成形流動分析軟件，顯得十分重要【9】。

4.8 特殊的成形工藝將得到發(fā)展

如液壓成形、聚氨酯成形、無模多點成形技術、超塑性成形、高能率成形等將會隨著模具市場大環(huán)境的變化不斷的得到發(fā)展，以達到降低生產(chǎn)成本及制造周期，節(jié)約材料已獲得所需尺寸、形狀及性能的產(chǎn)品的目的。

結束語

我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，成為了世界的制造大國，但是總體水平仍比德、美、日工業(yè)發(fā)達國家要落后。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品�，F(xiàn)代模具技術的發(fā)展在很大程度上依賴于模具標準化，優(yōu)質(zhì)材料的研究、先進的設備與制造技術，專用的機床設備，更重要的是生產(chǎn)技術的管理等。而模具發(fā)展所追求的目標是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應變能力，滿足用戶需要。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)就需要廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求，以實現(xiàn)我國模具工業(yè)的跨越式發(fā)展。

參考文獻：

【1】 張榮清. 模具技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.

[2011-7-7]

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