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我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具
来源:     发布于:2014-09-30
 十五期间,我国的模具业 得到快速增长,年均增速达20%。2005年中国模具行业模具销售额610亿元,比上年增长25%,加上20多亿美元的进口份额,中国模具市场容量已达 800亿元人民币左右。“十一五”期间,世界制造业生产基地加速向中国转移,中国制造业快速升级带动模具工业加快发展,2010年中国模具业销售额已超出 1120亿元,国际模具及五金工具、塑胶产业供应商协会负责人罗百辉表示,2011年全球经济进一步回升,模具工业仍将处于稳定发展之中,优质精密模具的需求将不断上升,预计“十二五”期间,中国模具产值可能突破2500亿。
     目前,我国模具业规模位居世界前列,但大多集中在中低档领域,技术水平和附加值偏低。据中国模具工业协会提供的数据,我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等,仍然大量依靠进口,模具产品的进出口逆差超过10多亿美元。未来拼的是产品的核心竞争力,国内国外都一样,中国模具行业要发展下去,恐怕我们企业和政府都需要在技术研发创新上下狠工夫。罗百辉分析指出,“模具行业要注意结构调整,大力发展高附加值的产品,走精、专、强路线,在蓝海中创造新的增长点。”
     日本的模具产能约占亚洲的20%,而模具行业人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此,现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具件转向人力成本低的地区生产,比如中国、东南亚地区,只在本国生产技术含量较高的产品。现在日本的模具价格与1998年相比下降了20%左右,这无疑增强了日本模具在世界模具市场上的竞争力。面对国外先进技术与高质量制品的挑战,罗百辉指出,中资模具企业必须在模具产业链前端的研究开发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务上领先一步,才能使模具产业乃至整个制造业升级换代,将产业链打造得更加紧固和完善。
     当前,国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张,正如火如荼。德国海拉吉林落户;日本丰田模具天津设厂;芬兰贝尔罗斯公司在深圳投产,中国模具市场这块诱人的“大蛋糕”,像磁石一样吸引着国际模具企业的眼球。随着全球制造业重心向中国转移,为中国模具行业发展提供了强大动力,也对国内模具制造商提出了越来越高的要求。罗百辉认为,当下中国模具制造企业必须着眼提高产品档次和降低制造成本,实现从“模具大国”向“模具强国”的战略转变。
     在当今制造业快速发展的前提下,中国成为模具制造大国,国内模具业得到迅猛发展,我国模具产业不仅规模庞大,而且档次也越来越丰富。据介绍,目前,大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了35%以上,大型级进模长度已超过3m,汽车覆盖件模具已能生产B级车整车 模具;精密模具加工精度已能达到0.5微米;精密级进模具可在2000—2500次/分钟以上的高速冲床上 使用;塑料模精度达到了微米级,适应了IT产业发展的需求;单套重量达120T、直径达4米的轮胎活络模具成为最大型的模具等;热流道模具和气辅模具有的已达国际水平;在CAD/CAM技术得到普及的同时,CAE技术应用越来越广,CAD/CAE/CAM一体化技术得到发展,并取得较好成果;模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,专利数量增多。
     多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求和寿命要求极高,主要为IT电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、手机外壳等配套。罗百辉分析认为,IT模具在国内已有相当的基础,并已引进了国外先进的技术和设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有一定差距,总量也供不应求,进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚100以上及间隙0.2mm以下的引线框架配套、为精度5mm以上的精密微型 连接件配套、为直径1.6mm以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。罗百辉表示,今后模具产业发展的重点是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具,另外由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,出口前景好的模具产品也将成为发展的重点。
  罗百辉表示,模具种类繁多,技术要求各异,“十二五”期间模具技术应向产业化方向发展,广泛推广应用六大关键技术作为模具产业技术的发展指南。
 
1、 模具数字化设计制造及企业信息化管理技术
 
     模具数字化设计制造及企业信息化管理技术是国际上公认的提高模具行业整体水平的有效技术手段,能够极大地提高模具生产效率和产品质量,并提升企业的综合水平和效益。以大型、精密、复杂模具为代表的高技术含量模具,目前大量进口,进口模具占据了国内中高端模具市场的50%左右。这类高 技术含量的模具,与国际先进水平相比,我们尚有5-10年左右差距。差距主要表现在精度、寿命、制造周期及使用稳定性和可靠性等方面,模具数字化设计制造技术的落后是造成产品落后的最主要原因之一。
  这项技术目前在国内虽已有不同程度应用,但高端软件主要依靠进口,国内开发能力弱,应用水平低。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:模具优化设计与CAD/CAM/CAE一体化技术,尤其是三维设计和计算机仿真模拟分析技术、模具模块化、集成化、协同化设计技术;模具企业ERP、PDM、PLM、MES等信息化管理技术;快速成型与快速制模技术;虚拟网络技术及公共服务平台的建立等。通过这些关键技术的突破,可极大地提高模具企业自主创新能力和市场竞争力,有效提高高技术含量模具的国内市场满足率,并能大量出口,从而提高我国模具行业的整体水平及企业效益。
 
2、大型及精密冲压模具设计制造技术
 
    模具大型化和精密化一直是重要发展趋势,高强度板和不等厚激光焊接板的冲压成形技术应用已越来越普遍,高强度钢板热冲压成形和大型铝合金板冲压成形技术在汽车生产中的应用也日益增多;由于高速冲床的运行速度越来越高,集成电路脚距越来越细密,接插件精度越来越高且体积越来越小,因此超精密加工在进一步发展。然而目前我国B级以上中高档轿车和超大规模集成电路及精密电子产品的模具还主要依靠进口,为汽车零部件配套的大型多工位级进模刚起步不久,板料热冲压成形及其模具技术在国内刚起步,基本上还是空白,模具生产技术水平已成为影响我国汽车和高档电子产品自主创新能力提高的重要因素。大型及精密冲压模具生产技术的提高,不但能提高汽车和高档电子产品的性能及自主创新能力,还将带动模具行业整体水平的提高。
据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:汽车大型覆盖件模具生产技术;汽车零部件大型多工位级进模生产技术;高强度板及不等厚焊接板冷冲压模具生产技术;高强度板热压成形及模具生产技术;厚板精冲模具生产技术;精度达到0.001mm的模具,为引线脚100以上及间距 0.15mm以下的引线框架和超大规模集成电路配套的模具,为高于5μm精度的精密微型连接件和为特大(Φ400mm以上)特小(Φ16mm以下)特型 (Φ12mm以下笔式等)马达铁芯及高要求显像管、电子枪等配套的模具生产技术等。
 
3、大型及精密塑料模具设计制造技术
 
      随着社会进步和工业的快速发展,用户对塑料模具的要求已越来越高,塑料模的比例也在逐年提高,其比例已占模具总量的45%左右。作为现代工业基础的模具,不但要满足生产零件的需要,而且要满足生产组件的需要,还要满足产品轻量化和生产的节能降耗及环保等要求。现在,汽车、轻工、机电、电信、建材等行业及航空航天、新能源、医疗等新兴产业对塑料零部件的需求越来越大,要求越来越高。因此,大力发展大型及精密塑料模具生产技术现已成为提高我国模具制造水平的重要环节之一。一些新型的塑料成形技术及相应的模具发展的重要性尤为突出,而且这对于提高工业生产的效率及节能降耗和环保有重要意义。
 据罗百辉介绍,该项技术包含的主要关键技术有:热流道技术及其在精密注塑模具上的合理应用;多注射头塑料封装模具生产技术;为 1000吨锁模力以上注塑机和200吨以上热压压力机配套的大型塑料模具以及精度达到0.01mm以上的精密注塑模具生产技术;多色多材质模具生产技术;金属与塑料零件组合模生产技术;不同塑料零件叠层模具生产技术;高光无痕不需再进行塑料件表面加工的注塑模具生产技术;塑料模模内装配及装饰技术和热压快速无痕成形技术;新型塑料和多层复合材料的成形技术及模具技术;气液等辅助注塑技术及模具技术;塑料异型材共挤及高速挤出模具生产技术等。
 
4、大型精密铸造模具设计制造技术
 
铸造模具为铸造工艺配套,主要有压力铸造模(压铸模)、低压铸造模、重力铸造模、无箱挤压铸造模和精密铸造模等,模具水平对铸件水平影响很大,而大型精密铸造模生产技术难度也很大。目前,由于铸造模具水平低下致使铸件“肥头大耳”和质量不高的现象仍旧相当普遍。大型精密铸造模具进口也不少,这一模具生产技术的提高将对提高铸件质量,发展新型铸件,提高近净加工水平有很大意义。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:镁合金压铸模具及为2000吨以上锁模力压铸机配套的大型压铸模和精度达0.03mm以上的精密压铸模生产技术;模具制品重量大于10公斤,精度达到0.05mm 的低压铸造模具和精度达到0.07mm的重力铸造模具制造技术;为自动造型线配套的无箱挤压造型铸造模具生产技术等。
 
5、高等级子午线轮胎活络模具设计制造技术
 
汽车子午线轮胎有其独特的花纹造型,高等级子午线轮胎活络模具需设计成特殊而又复杂的三维立体结构,其不圆度、均匀度、几何精度的要求特别苛刻,以确保汽车轮胎行使的舒适度、高速度和安全性,体现轮胎的抓着性能、散热性能、转弯性能、防滑性能和排水性能等。它是模具家族中个性化最强和唯一“动态”的模具。为了准确无误地将轮胎花纹设计通过轮胎模具反映在轮胎上,现代轮胎模具的设计与制造过程要应用CAD/CAM/CAE技术将轮胎花纹总图转化为轮胎模具参数,完成轮胎模具花纹造型和结构设计数字化,对制造工艺进行数字化编程,生成NC程序,由CNC机床进行精密加工,整个设计和生产制造过程完全通过数字化信息在内部局域网上传递,需要数字化设计、数字化传输、数字化加工、数字化检验与管理等一系列高精尖技术。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:铝合金精密铸造和锻造技术;花纹块分块组合加工和精密滑动配合控制技术;模具合模同心度及精确度控制技术;CAD/CAM/CAE技术和CNC精密加工及复合加工技术;高速并行加工技术;模具综合热处理和表面处理技术、真空处理技术;模具智能网络化制造技术等。
 
6、高档模具标准件生产技术
 

     模具标准件是模具的基础,广泛使用模具标准件不但能缩短模具生产周期和提高模具质量,而且还能降低模具生产成本及有利于模具维修。目前我国模具标准件生产落后于模具生产,一些高档模具标准件至今还是空白,只好大量进口。这里只选取对模具生产影响最大的两种模具标准件作为突破口先行突破,这就是寿命能达到100万次的模具用高压氮气缸和温控能达到±1℃的热流道及系统。此外,斜锲机构在冲压模中具有十分重要的作用,无油润滑推杆推管在精密塑料模具中也非常重要,也属于应予大力发展的高档模具标准件。这些产品生产技术的突破,将有助于提升我国大型精密模具的水平。据罗百辉介绍,该项关键技术主要有:活塞、活塞杆和缸体的精密加工技术;高可靠性密封及安全技术;热流道材料及精密温控技术;热流道喷嘴精密加工技术;塑料在模腔内流动的三维计算机模拟分析技术;新型高档斜锲的设计技术及无油润滑耐磨材料的研发与加工技术等。

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