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我國制造業急需的精密、復雜沖壓模具和塑料模具
來源:     發布于:2014-09-30
 十五期間,我國的模具業 得到快速增長,年均增速達20%。2005年中國模具行業模具銷售額610億元,比上年增長25%,加上20多億美元的進口份額,中國模具市場容量已達 800億元人民幣左右。“十一五”期間,世界制造業生產基地加速向中國轉移,中國制造業快速升級帶動模具工業加快發展,2010年中國模具業銷售額已超出 1120億元,國際模具及五金工具、塑膠產業供應商協會負責人羅百輝表示,2011年全球經濟進一步回升,模具工業仍將處于穩定發展之中,優質精密模具的需求將不斷上升,預計“十二五”期間,中國模具產值可能突破2500億。
     目前,我國模具業規模位居世界前列,但大多集中在中低檔領域,技術水平和附加值偏低。據中國模具工業協會提供的數據,我國制造業急需的精密、復雜沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產品模具等,仍然大量依靠進口,模具產品的進出口逆差超過10多億美元。未來拼的是產品的核心競爭力,國內國外都一樣,中國模具行業要發展下去,恐怕我們企業和政府都需要在技術研發創新上下狠工夫。羅百輝分析指出,“模具行業要注意結構調整,大力發展高附加值的產品,走精、專、強路線,在藍海中創造新的增長點。”
     日本的模具產能約占亞洲的20%,而模具行業人力成本中有70%以上是非核心技術人員。因此,現在日本模具業正逐漸將技術含量不高的模具件轉向人力成本低的地區生產,比如中國、東南亞地區,只在本國生產技術含量較高的產品。現在日本的模具價格與1998年相比下降了20%左右,這無疑增強了日本模具在世界模具市場上的競爭力。面對國外先進技術與高質量制品的挑戰,羅百輝指出,中資模具企業必須在模具產業鏈前端的研究開發、人才建設和產業鏈后端的檢測以及信息服務上領先一步,才能使模具產業乃至整個制造業升級換代,將產業鏈打造得更加緊固和完善。
     當前,國際模具制造巨頭在中國投資設廠的新一輪擴張,正如火如荼。德國海拉吉林落戶;日本豐田模具天津設廠;芬蘭貝爾羅斯公司在深圳投產,中國模具市場這塊誘人的“大蛋糕”,像磁石一樣吸引著國際模具企業的眼球。隨著全球制造業重心向中國轉移,為中國模具行業發展提供了強大動力,也對國內模具制造商提出了越來越高的要求。羅百輝認為,當下中國模具制造企業必須著眼提高產品檔次和降低制造成本,實現從“模具大國”向“模具強國”的戰略轉變。
     在當今制造業快速發展的前提下,中國成為模具制造大國,國內模具業得到迅猛發展,我國模具產業不僅規模龐大,而且檔次也越來越豐富。據介紹,目前,大型、精密、復雜、長壽命模具為代表的高水平模具比例達到了35%以上,大型級進模長度已超過3m,汽車覆蓋件模具已能生產B級車整車 模具;精密模具加工精度已能達到0.5微米;精密級進模具可在2000—2500次/分鐘以上的高速沖床上 使用;塑料模精度達到了微米級,適應了IT產業發展的需求;單套重量達120T、直徑達4米的輪胎活絡模具成為最大型的模具等;熱流道模具和氣輔模具有的已達國際水平;在CAD/CAM技術得到普及的同時,CAE技術應用越來越廣,CAD/CAE/CAM一體化技術得到發展,并取得較好成果;模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創新成果不斷涌現,專利數量增多。
     多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發展方向,精度要求和壽命要求極高,主要為IT電子信息產業、半導體精密組件、端子連接器、手機外殼等配套。羅百輝分析認為,IT模具在國內已有相當的基礎,并已引進了國外先進的技術和設備,個別企業生產的產品已達到世界水平,但大部分企業仍有一定差距,總量也供不應求,進口較多。對于為超大規模集成電路配套、為引線腳100以上及間隙0.2mm以下的引線框架配套、為精度5mm以上的精密微型 連接件配套、為直徑1.6mm以下的微型馬達鐵芯配套及為顯像管和電子等配套的精密模具是發展的重中之重。羅百輝表示,今后模具產業發展的重點是既能滿足大量需要,又有較高技術含量,特別是目前國內尚不能自給、需大量進口的模具和能代表發展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具,另外由于我國的模具產品在國際市場上占有較大的價格優勢,出口前景好的模具產品也將成為發展的重點。
  羅百輝表示,模具種類繁多,技術要求各異,“十二五”期間模具技術應向產業化方向發展,廣泛推廣應用六大關鍵技術作為模具產業技術的發展指南。
 
1、 模具數字化設計制造及企業信息化管理技術
 
     模具數字化設計制造及企業信息化管理技術是國際上公認的提高模具行業整體水平的有效技術手段,能夠極大地提高模具生產效率和產品質量,并提升企業的綜合水平和效益。以大型、精密、復雜模具為代表的高技術含量模具,目前大量進口,進口模具占據了國內中高端模具市場的50%左右。這類高 技術含量的模具,與國際先進水平相比,我們尚有5-10年左右差距。差距主要表現在精度、壽命、制造周期及使用穩定性和可靠性等方面,模具數字化設計制造技術的落后是造成產品落后的最主要原因之一。
  這項技術目前在國內雖已有不同程度應用,但高端軟件主要依靠進口,國內開發能力弱,應用水平低。據羅百輝介紹,該項技術所包含的主要關鍵技術有:模具優化設計與CAD/CAM/CAE一體化技術,尤其是三維設計和計算機仿真模擬分析技術、模具模塊化、集成化、協同化設計技術;模具企業ERP、PDM、PLM、MES等信息化管理技術;快速成型與快速制模技術;虛擬網絡技術及公共服務平臺的建立等。通過這些關鍵技術的突破,可極大地提高模具企業自主創新能力和市場競爭力,有效提高高技術含量模具的國內市場滿足率,并能大量出口,從而提高我國模具行業的整體水平及企業效益。
 
2、大型及精密沖壓模具設計制造技術
 
    模具大型化和精密化一直是重要發展趨勢,高強度板和不等厚激光焊接板的沖壓成形技術應用已越來越普遍,高強度鋼板熱沖壓成形和大型鋁合金板沖壓成形技術在汽車生產中的應用也日益增多;由于高速沖床的運行速度越來越高,集成電路腳距越來越細密,接插件精度越來越高且體積越來越小,因此超精密加工在進一步發展。然而目前我國B級以上中高檔轎車和超大規模集成電路及精密電子產品的模具還主要依靠進口,為汽車零部件配套的大型多工位級進模剛起步不久,板料熱沖壓成形及其模具技術在國內剛起步,基本上還是空白,模具生產技術水平已成為影響我國汽車和高檔電子產品自主創新能力提高的重要因素。大型及精密沖壓模具生產技術的提高,不但能提高汽車和高檔電子產品的性能及自主創新能力,還將帶動模具行業整體水平的提高。
據羅百輝介紹,該項技術所包含的主要關鍵技術有:汽車大型覆蓋件模具生產技術;汽車零部件大型多工位級進模生產技術;高強度板及不等厚焊接板冷沖壓模具生產技術;高強度板熱壓成形及模具生產技術;厚板精沖模具生產技術;精度達到0.001mm的模具,為引線腳100以上及間距 0.15mm以下的引線框架和超大規模集成電路配套的模具,為高于5μm精度的精密微型連接件和為特大(Φ400mm以上)特小(Φ16mm以下)特型 (Φ12mm以下筆式等)馬達鐵芯及高要求顯像管、電子槍等配套的模具生產技術等。
 
3、大型及精密塑料模具設計制造技術
 
      隨著社會進步和工業的快速發展,用戶對塑料模具的要求已越來越高,塑料模的比例也在逐年提高,其比例已占模具總量的45%左右。作為現代工業基礎的模具,不但要滿足生產零件的需要,而且要滿足生產組件的需要,還要滿足產品輕量化和生產的節能降耗及環保等要求。現在,汽車、輕工、機電、電信、建材等行業及航空航天、新能源、醫療等新興產業對塑料零部件的需求越來越大,要求越來越高。因此,大力發展大型及精密塑料模具生產技術現已成為提高我國模具制造水平的重要環節之一。一些新型的塑料成形技術及相應的模具發展的重要性尤為突出,而且這對于提高工業生產的效率及節能降耗和環保有重要意義。
 據羅百輝介紹,該項技術包含的主要關鍵技術有:熱流道技術及其在精密注塑模具上的合理應用;多注射頭塑料封裝模具生產技術;為 1000噸鎖模力以上注塑機和200噸以上熱壓壓力機配套的大型塑料模具以及精度達到0.01mm以上的精密注塑模具生產技術;多色多材質模具生產技術;金屬與塑料零件組合模生產技術;不同塑料零件疊層模具生產技術;高光無痕不需再進行塑料件表面加工的注塑模具生產技術;塑料模模內裝配及裝飾技術和熱壓快速無痕成形技術;新型塑料和多層復合材料的成形技術及模具技術;氣液等輔助注塑技術及模具技術;塑料異型材共擠及高速擠出模具生產技術等。
 
4、大型精密鑄造模具設計制造技術
 
鑄造模具為鑄造工藝配套,主要有壓力鑄造模(壓鑄模)、低壓鑄造模、重力鑄造模、無箱擠壓鑄造模和精密鑄造模等,模具水平對鑄件水平影響很大,而大型精密鑄造模生產技術難度也很大。目前,由于鑄造模具水平低下致使鑄件“肥頭大耳”和質量不高的現象仍舊相當普遍。大型精密鑄造模具進口也不少,這一模具生產技術的提高將對提高鑄件質量,發展新型鑄件,提高近凈加工水平有很大意義。據羅百輝介紹,該項技術所包含的主要關鍵技術有:鎂合金壓鑄模具及為2000噸以上鎖模力壓鑄機配套的大型壓鑄模和精度達0.03mm以上的精密壓鑄模生產技術;模具制品重量大于10公斤,精度達到0.05mm 的低壓鑄造模具和精度達到0.07mm的重力鑄造模具制造技術;為自動造型線配套的無箱擠壓造型鑄造模具生產技術等。
 
5、高等級子午線輪胎活絡模具設計制造技術
 
汽車子午線輪胎有其獨特的花紋造型,高等級子午線輪胎活絡模具需設計成特殊而又復雜的三維立體結構,其不圓度、均勻度、幾何精度的要求特別苛刻,以確保汽車輪胎行使的舒適度、高速度和安全性,體現輪胎的抓著性能、散熱性能、轉彎性能、防滑性能和排水性能等。它是模具家族中個性化最強和唯一“動態”的模具。為了準確無誤地將輪胎花紋設計通過輪胎模具反映在輪胎上,現代輪胎模具的設計與制造過程要應用CAD/CAM/CAE技術將輪胎花紋總圖轉化為輪胎模具參數,完成輪胎模具花紋造型和結構設計數字化,對制造工藝進行數字化編程,生成NC程序,由CNC機床進行精密加工,整個設計和生產制造過程完全通過數字化信息在內部局域網上傳遞,需要數字化設計、數字化傳輸、數字化加工、數字化檢驗與管理等一系列高精尖技術。據羅百輝介紹,該項技術所包含的主要關鍵技術有:鋁合金精密鑄造和鍛造技術;花紋塊分塊組合加工和精密滑動配合控制技術;模具合模同心度及精確度控制技術;CAD/CAM/CAE技術和CNC精密加工及復合加工技術;高速并行加工技術;模具綜合熱處理和表面處理技術、真空處理技術;模具智能網絡化制造技術等。
 
6、高檔模具標準件生產技術
 

     模具標準件是模具的基礎,廣泛使用模具標準件不但能縮短模具生產周期和提高模具質量,而且還能降低模具生產成本及有利于模具維修。目前我國模具標準件生產落后于模具生產,一些高檔模具標準件至今還是空白,只好大量進口。這里只選取對模具生產影響最大的兩種模具標準件作為突破口先行突破,這就是壽命能達到100萬次的模具用高壓氮氣缸和溫控能達到±1℃的熱流道及系統。此外,斜鍥機構在沖壓模中具有十分重要的作用,無油潤滑推桿推管在精密塑料模具中也非常重要,也屬于應予大力發展的高檔模具標準件。這些產品生產技術的突破,將有助于提升我國大型精密模具的水平。據羅百輝介紹,該項關鍵技術主要有:活塞、活塞桿和缸體的精密加工技術;高可靠性密封及安全技術;熱流道材料及精密溫控技術;熱流道噴嘴精密加工技術;塑料在模腔內流動的三維計算機模擬分析技術;新型高檔斜鍥的設計技術及無油潤滑耐磨材料的研發與加工技術等。

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