21世紀模具的發(fā)展趨勢

  
      加入WTO后的中國，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報告，中國已成為世界*制造大國。機床是裝備制造業(yè)的“龍頭”，是機械工業(yè)的基礎(chǔ)。隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，極大地刺激了機床及模具市場需求的快速增長，同時振興東北老工業(yè)基地與西部大開發(fā)戰(zhàn)略給機床模具行業(yè)帶來更多發(fā)展的新機遇。面對新的國際經(jīng)濟環(huán)境，中國機床模具行業(yè)將融入世界競爭的新浪潮中。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備，國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)人員外，還需要更多的“高技術(shù)”來保證。
    在第十五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。
    模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機、汽車、摩托車、拖拉機、電機、電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機、攝像機、照相機、錄像機、傳真機、電話及手機等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。
    目前，在參與世界產(chǎn)品市場的激烈競爭下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當務(wù)之急。例如：日本汽車、計算機、電視機、手機等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國際市場占有優(yōu)勢地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界*水平。
    我國模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟效益。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進步極大地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)*終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。
    據(jù)各國報導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標準化和商業(yè)化，因而深受贊譽。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機”�？梢娔＞吖�業(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。
    為了解決高精度、長壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢主要有如下三方面：
    1、模具材料及表面處理技術(shù)
    模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。
    在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（P20、SM1、B30）、時效硬化型鋼（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等）、粉末模具鋼（日本DEX40等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（TLW50、GW50等）。
    在模具表面處理方面，其主要趨勢是：滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視。
    2、模具設(shè)計與制造技術(shù)
    當代模具的設(shè)計與制造技術(shù)廣泛采用計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM），設(shè)計過程程序化和自動化，使用程序、模擬成形過程、采用交互式設(shè)計方法，發(fā)揮人和計算機的各自特長。數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計人員擁有大量資料和信息。設(shè)計與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計中的反復(fù)修正改變。
    先進設(shè)計和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模具并且保證模具有足夠長的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。模具設(shè)計與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面：
    （1）模具軟件功能集成化
    模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)*佳效益的目的。如英國Delcem公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括：UG、CATIA和PRO/E等。
    （2）快速原型法和快速制模技術(shù)（RPM/RMT）
    該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來的又一次革命，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。它是一項集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進制造技術(shù)，其突出特點就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實體。
    RPM技術(shù)與RMT技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用RPM/RMT技術(shù)從模具的概念設(shè)計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國DTM公司的Rapid Tool專利技術(shù)，它能在5～10天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件5萬件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。
    （3）高速銑削技術(shù)
    高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用*多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5～10倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。國外高速加工機床主軸*高轉(zhuǎn)速已超過100000R/min，快速進給速度可達120m/min，加速度可達1～2g，換刀時間可提高到1～2s。
    3、專業(yè)化生產(chǎn)及標準化
    專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國外工業(yè)先進的國家模具專業(yè)化生產(chǎn)已達75%以上。美、日兩國的模具廠，80%是10人以下的小工廠，90%是20人以下小而專的企業(yè)。一般一個模具專業(yè)廠只生產(chǎn)1～2種模具。這種專業(yè)化小模具廠易于管理，反應(yīng)靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效率，有較強的競爭力。
    標準化是實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益，是機械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國外企業(yè)都極為重視模具的標準化，我國的模具標準化程度不足30%，而且標準品種少、質(zhì)量低、交貨期長，嚴重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮，需大力制訂標準化規(guī)范。
    總之，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機械各類產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經(jīng)濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設(shè)計與制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場制高點的必由之路。