國內(nèi)外模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)外模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢內(nèi)外模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘 要：本文敘述了模具技術在國民經(jīng)濟中的重要性，介紹了各行業(yè)模具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向；文中強調(diào)指岀了兩個關鍵問題一模具材料和模具標準是持續(xù)發(fā)展 模具技術的重大策略。中國模具技術，則是依據(jù)著國際模具市場的發(fā)展趨勢, 轉(zhuǎn)變著模具品牌產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)模，不斷的提高著模具設計水平，迎合著模具企 業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展需求，也會進一步的推動著模具技術發(fā)展。關鍵詞：發(fā)展趨勢、現(xiàn)狀、模具技術、塑料模具、模具CAD / CAMAbstract： This paper was narrated the importance of the mould technology

2、in the national economy. Il was introduced the present situation and development direction of all trade and professions on the mould and die. 1（ was indicated emphatically two questions of the cruxmould materials and mould standardeveloping continuous ly the great tactics on theprogress of the mould

3、 technology. China mold technology, according to the international mold is the development trend of the market, the brand product change mould the development scale, and constantly improve the level of the die design, catering to the needs of the mould enterprise economic development, will further p

4、romote the development of the mould technology.引言模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支拄產(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。目前，模具行業(yè)的生產(chǎn)性服務業(yè)發(fā)展迅速，模具標 準件、軟件、材料供應等服務模式更為人性化，為企業(yè)一攬子解決問題的服務模式開始出現(xiàn), 這無疑對模具行業(yè)的發(fā)展有著很大的推動作用，另外，我國的模具品種仍然不豐富，模具行 業(yè)的平衡發(fā)展亟需重視。模具是制造業(yè)的重要基礎工藝裝備。模具在制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、研 發(fā)和創(chuàng)新中所具有的重要地位，使得模具制造能力和技術水平的高低已成為衡量國家制造業(yè) 水平和創(chuàng)新能力的

5、重要標志。近10年來，我國模具工業(yè)均以每年15%以上的增長速度快速 發(fā)展?！笆晃濉逼陂g，我國模具行業(yè)保持產(chǎn)銷兩旺、持續(xù)高速發(fā)展，模具產(chǎn)量、質(zhì)量進一 步得到提髙。中國的模具市場十分廣闊，特別是在汽車制造業(yè)和IT制造業(yè)發(fā)展的帶動下， 對模具的需求量和檔次也越來越高，同時精良的模具制造裝備為模具技術水平的提升提供了 保障。2007年模具銷售額870億人民幣，比上一年增長21%,模具出口 14. 13億美元，比 上一年增長35. 7%,模具進口仍保持在20億美元。數(shù)搖顯示著我國模具整體實力進一步 加強。（一）國外模具技術現(xiàn)狀高新技術在模具企業(yè)中得到廣泛應用（1）廣泛應用CAD/CAE/CAM技術a）

6、超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，3D設計已達到了 7080%。b）PRO/E、UG、CIMATRON等軟件普遍應用。c）數(shù)控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)疑。d）CAE技術已逐漸成熟（意大利COMAU公司應用CAE技術后，試模時間減少了 50%以上）。（2）普遍采用高速切削加工技術a）特征：以髙切削速度、髙進給速度、髙加工質(zhì)雖。b）加工效率：比傳統(tǒng)的切削工藝要髙幾倍，甚至十幾倍。c）轉(zhuǎn)速：1500030000r/mincd）效益：大大縮短制模時間。（3）普遍應用快速成型技術與快速制模技術a）塑料模具：有專門提供原型制適服務的機構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型澆制 硅膠模具，用

7、于少量翻制塑料件。b）汽車模具：多為鋅基合金快速制模和使用環(huán)氧樹脂制作金屬成型模。（二）國內(nèi)模具現(xiàn)狀我國模具工業(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。近年來，我國的模具工業(yè)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”期間的增長速度達到13%15%。1. 中國模具產(chǎn)業(yè)的進出口近幾年來，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2. 我國模具技術的發(fā)展

8、進步主要表現(xiàn)在1）研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些新的熱處理 工藝，延長了模具的使用壽命。比如沖模廣泛使用合金工具鋼代替碳素工具鋼，提高模具 壽命，減少模具熱處理變形。2）開發(fā)了多工位級進模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了精密塑料注射 模。3）研究開發(fā)了一些模具加工新技術和新工藝。如三維曲而數(shù)控加工：模具表而拋光、表面 皮紋加工及皮紋轆制造技術；模具鋼的超塑性成型技術和各種快速成型技術等。4）模具加工設備已得到較大發(fā)展，已廣泛使用精密坐標磨床、數(shù)控（CNC）銃床、CNC電火花 線切割機床和髙精度電火花成型機床等。模具零件的精度由數(shù)控機床保證，解決

9、了以前傳 統(tǒng)切削加工生產(chǎn)模具零件，靠鉗工技藝保證質(zhì)量，質(zhì)疑難保證的問題。5）模具計算機輔助設計和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在國內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)應用。三維 造型軟件和仿真軟件的廣泛應用，不僅能自動編程，還能進行干涉檢查，保證設訃和工藝 的合理性。3. 中國模具工業(yè)存在的問題精密加工設備還很少大型、精密、復雜和長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出許多先進的技 術如CAD / CAE / CAM技術的普及率還不高三、現(xiàn)代模具特點及主要種類（一）現(xiàn)代模具特點（1）髙精度比傳統(tǒng)模具高出一個數(shù)量級。（2）長壽命傳統(tǒng)模具50100萬次，現(xiàn)代模具一般在500萬次以上，硬質(zhì)合金多工位級進?？蛇_ 2億6億次。

10、（3）高生產(chǎn)率（4）型腔形狀和模具結(jié)構(gòu)復雜塑料注射模、汽車覆蓋件模具（二）現(xiàn)代模具主要種類1）塑料模從第十三屆中國國際模具技術和設備展覽會上可見，各類塑料模仍然是展會的主角，其數(shù)量 之多、品種之廣、質(zhì)量之髙、技術之新穎創(chuàng)歷屆模展之最，而注射模中又以大型、精密模具 居多 生產(chǎn)大型塑料模具 如汽車整體儀表板注塑模、汽車橫梁、中網(wǎng)注塑模、貨物托盤1400 X1200 X 150mm、200L垃圾桶、背靠椅等 生產(chǎn)精密塑料模具 如筆記本電腦上蓋注塑模、多型腔小模數(shù)齒輪及精度達5 um的7800 腔塑封模具等2）沖壓模模具上沖壓模具的特點是參展廠家多、展出品種多、展品檔次高，盛況空前。代表沖壓模具 發(fā)展

11、方向的多工位級進模和精密沖模。涵蓋了電子、通訊、汽車、儀器儀表、電機電器、辦 公設備和家電產(chǎn)品配套的模具，越來越多的大型、精密、復雜、長壽命模具出口大幅增加。3）汽車覆蓋件模©CAD/CAM/CAE技術的運用水平不斷提髙a）在CAD方面,進行3D-LD圖的設計。b）開始采用CAE技術。檢測技術和逆向工程技術取得新發(fā)展。實物一一建立數(shù)學模型一一出工程圖紙一一模具制造4）鑄造模近幾年我國壓鑄模具制造業(yè)，無論在品種、產(chǎn)量、復雜程度、綜合設計水平、模具大型化、 以及企業(yè)的工裝設備、加工和檢測手段均有很大的提高，顯示出如下幾個新特點： 在普遍實現(xiàn)了 CAD/CAM的基礎上，不少廠家還通過CAE

12、后確定流道、溢流、冷卻及排氣系 統(tǒng)的設計方案，個別廠家還與國外聯(lián)合設計或利用外國圖紙進行生產(chǎn)（尤其是出口模具），模 具制造前的CAE分析越來越得到重視。 特大型、復雜壓鑄模具多家企業(yè)可以自行設計和制造生產(chǎn)， 出口到歐、美、日等先進工業(yè)國家和地區(qū)的模具數(shù)量劇增。多個展臺展岀了近年來出口模 具的樣品，據(jù)了解部分企業(yè)出口模具已占產(chǎn)量的30%以上。這些產(chǎn)品的展示，打破了我國 大型、復雜、精密汽車壓鑄模以往只進口無岀口的缺口，預示著壓鑄模具行業(yè)更加輝煌的前 景。 近年來企業(yè)裝備有較大提升，不少企業(yè)購進高速切削機床、龍門數(shù)控銃床、三坐標測量儀、 大型合模機、低速走絲電火花線切割機、石墨加工中心、真空熱處理

13、爐等加工和檢測設備， 為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模具提供了精良裝備。 真空壓鑄使用的模具、汕溫控制的模具、采用耐熱彈簧、氮氣彈簧的模具、模具鑲塊采用 特殊表而強化處理以及壓鑄鎂合金、銅合金的模具均在展覽會上亮相。四、現(xiàn)代模具發(fā)展趨勢（1）冊7工向啟如浚展（以高速銃削加工為代表，髙速銃削加工主軸轉(zhuǎn)速可達 4000-10000r/min,快速進給速度可達3O4Om/min.與傳統(tǒng)銃削加工相比，工件溫升低，熱變 形小，效率高，還可加工硬度達HRC6O的模塊。O成形表面的加工向精密、宮動化發(fā)展（成形表而的精加工向數(shù)控、數(shù)顯方向發(fā)展, 數(shù)控機床、電火花成形機床、慢走絲線切割機床等精加工廣泛運用。（3）北整勿r同與動化發(fā)

14、根（目前模具的研磨、拋光等光整加工仍然以手工作業(yè)為主， 不僅費工費力，而且表而質(zhì)量低。發(fā)達國家正在研制數(shù)控自動化光整加工設備。(4)快速成形加工模具技術將得到發(fā)展快速原型制造技術是通過計算機控制逐層堆積材料來制造復雜形狀的實體樣件或模具 零件，不用工裝和刀具能實現(xiàn)零件的單件生產(chǎn)。低熔點合金模、精鑄模、層疊模、環(huán)氧樹脂模等一些快速經(jīng)濟型模具將進一步得到應用, 適合于多品種少批量生產(chǎn)用模。高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)用于逆向工程，掃描系統(tǒng)和加工中心結(jié)合，從實物掃描到加工一 步完成，可大幅縮短制模周期。適合仿造零件和模具的加工，不需要圖紙，直接用實物就能 加工。 模具CAD /CAE /CAM正向集成化、三

15、維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展模具設汁中常用的繪圖軟件有CAD、CAXA電子圖板，常用的三維造型和加工軟件有 PRO/E、UG、CAXA 機械制造工程師、MOSTERCAM。用于模具設計制造的計算機軟件日趨完善，并向智能化、集成化方向發(fā)展，能減少設計 人員的重復勞動，提髙效率。運用三維造型和加工軟件，可生成刀具軌跡并輸出加工程序代 碼，通過仿真進行加工精度檢査和干涉檢査，從而保證設計和工藝的合理性。模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展一模多腔、大型多工位級進模、大型復合模等高效模具的使用越來越廣泛。超精加工和 集電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發(fā)展。在多工位級進模

16、上開 發(fā)多功能復合模，如將沖壓、疊片攻螺紋、釧接等工序復合在一副模具中的電機鐵芯組件多 功能復合模，一副模就能生產(chǎn)成批的組件。模具向著精密、復雜、大型的方向發(fā)展對檢測設備的要求越來越高。目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的 高精度三坐標測雖機，并具有數(shù)字化掃描功能。實現(xiàn)了從測量實物一建立數(shù)學模型_輸出工程 圖紙模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術的開發(fā)和應用 髙速銃削機床(HSM)銃削加工是型腔模具加工的重要手段。而髙速銃削具有工件溫升低、切削力小、加工 平穩(wěn)、加工質(zhì)雖:好、加工效率高(為普通銃削加工的510倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸 多優(yōu)點。因而在模具加工中日

17、益受到重視。HSW1主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋 件模具、壓鑄模、大型塑料模等曲面加工 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展隨著各種新技術的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)，這也是我國長遠發(fā)展 的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有如下特征：多臺機床合理組合：配有隨左位夾具或定位盤: 有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)：有質(zhì)疑監(jiān)測控制系統(tǒng)。(7 )模具標準化程度將不斷提高我國模具標準化程度正在不斷提髙。估汁目前我國模具標準件使用率已達30%左右。 國外發(fā)達國家一般為80%左右，為了適應模具工業(yè)的發(fā)展，模具標準化工作必須加強，模 具標準化程度將進一步提髙，模具標準件生產(chǎn)也必須得到發(fā)展

18、。盡量使用模具標準件和標準 模坯，將一般模具零件和粗加工等工序發(fā)外加工，通過社會化協(xié)作生產(chǎn)，可大幅度縮短制模 周期，降低模具成本。優(yōu)質(zhì)模具材料和新型材料將得到推廣沖模常用的優(yōu)質(zhì)模具鋼有合金工具鋼 Crl2、Crl2MoV (SKDil);髙速鋼 W6Mo5Cr4V2(SKH51 )、粉末髙速鋼 SKH40、HAP40：硬質(zhì)合金 YG15、YG20、V3 (HIP)。 常用新型塑料模鋼有：預硬鋼5NiSCa、SKD61、H13,新型淬火、回火鋼SKD11 (改進)、H13+S馬氏體時效鋼18Ni （300）、MASIC,析岀硬化鋼PMS、NSM,耐腐蝕鋼PCR、NAK10K在國外鋁合金已廣泛用作

19、快速經(jīng)濟型模具的材料。（9）模具材料及表面處理技術的研究因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價 格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%30%,因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用的表面處 理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提 高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼，如采用粉 末冶金工藝制造的粉末髙速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化 物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)因問題。苴碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此， 它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)左等

20、特點，特別對形狀復雜的沖 件及髙速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。模具鋼品種規(guī)格多 樣化、產(chǎn)品精細化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。熱處理和表而處理是能 否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素 共滲、復合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等 方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN. Cr7C3、W2C等，同時熱處 理手段由大氣熱處理向貞空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、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。（10）壓鑄模.擠壓模及粉末鍛模比例增加模具工業(yè)應廣泛應用現(xiàn)代先進制造技 術隨著汽車、車倆和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄業(yè)的技術進步，滿足各行各業(yè)對模具 這一基礎工藝裝模的比例將不斷提髙，對壓鑄模的壽命和復雜程度也