淺談我國模具的發展及其重要性

李 雪

（青島理工大學〈臨沂〉，山東 費縣 273400）

淺談我國模具的發展及其重要性

李 雪

（青島理工大學〈臨沂〉，山東 費縣 273400）

模具是現代工業的核心，是衡量一個國家制造業水平的重要標志之一，通過分析模具在我國的發展歷程和核心技術的應用加深對模具重要性的理解，推進我國模具行業發展有重要意義。從當前發展來看，中國經濟保持持續增長，中國模具近年來的發展趨勢呈現大幅增長，鑄造模具更以高達25%增速的發展，高于中國GDP的平均增值一倍多，今后模具總體需求還會進一步增長。

模具；重要性；發展現狀；技術；趨勢

1 模具在現代工業中的重要性

模具是一種有一定形狀與尺寸的型腔工具，與模具內各種系統或輔助機構配合使用，將各種高溫液態的材料（塑料或金屬合金等）填充至模具型腔內，即可生產出具有特定的形狀、尺寸、功能和質量的工業零件。在電子、汽車、電機、儀器、電器、儀表、家電和通信等產品中，60%—80%的零部件依靠模具成型。用模具生產出來的零件其高精度、高復雜度、高一致性、高生產率和低消耗是其他加工工藝所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界的模具年產值約有600億美元，日、美等工業發達國家的模具工業產值已超過機床工業產值；從1997年開始，我國模具工業產值也超過了機床工業產值。模具生產技術水平的高低已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力，在國際上被稱為“工業之母”，對國民經濟的發展起著毋庸置疑的關鍵作用。

2 我國模具發展史

我國開始制造和使用模具的時間較早，但長久以來未形成產業。建國初期，我國的工業基礎較差，模具的制造主要依靠鉗工手工完成，模具的數量及品種很少，并且多為單工序模、簡單復合模、少工序的級進模和機外脫模的塑料壓縮模。1956年，成型磨削開始應用于模具加工中，模具可以在淬火之后進行精加工，初步解決了模具熱處理變形的問題，提高了模具壽命、質量及精度，但成型磨削只能加工分體式模具。我國模具工業解放后從無到有，在經歷了半個多世紀的發展，已有了較大的提高，發展速度十分迅速，目前已初具規模。近年來，對模具技術的探索和研究取得了可喜的成績。我國模具設計與制造技術的發展經歷了手工作坊制造階段、工業化生產階段和現代化生產階段。伴隨著計算機技術的快速發展，數字化、信息化模具CAD／CAE／CAM技術和數控加工機床已普遍采用，模具產業正處于高速發展階段。

3 我國模具發展現狀

20世紀90年代以來,我國模具行業產生了翻天覆地的變化,現在已經成為了世界模具生產基地。在絕大多數領域,中國模具已經占領了相當大的份額.但是,在很多高端領域,特別是汽車模具、精密模具及高效功能模具,仍然要從國外大量進口,國內只有極少企業擠入精密模具制造行列.從模具行業整體而言,我國模具的整體水平仍然是以中低檔模具為主,特別是由于國家對模具行業缺乏有效的行業準入門檻,以至于在很多所謂模具發達地區,也是低端、粗制濫造的模具充斥市場。同國外先進水平相比我國模具有以下不同點：我國模具廠的組織形式是大而全，而國外模具企業大多是小而專；我國模具標準件使用覆蓋率約占外國的三分之一；我國模具企業技術人員少、水平低，忽視產品的研發工作，模具企業的管理落后等因素造成我國模具業在市場中仍處于被動地位；我國模具自產自配比例遠遠高于外國，國外多以商品模具為主。綜述所述，我國模具業要以生產大型、精密、復雜、壽命長的模具為主還有很有漫長的道路要走。

4 模具技術的發展

4.1 CAD/CAM/CAE技術的一體化

模具的計算機輔助設計與制造已經在很大程度上在很多模具制造企業得到應用與普及。目前計算機可以運用CAD/CAM/CAE一體化技術模擬零件的形成過程，如大型金屬覆蓋件、塑件成型、組合成型等復雜精密的過程。三維設計既可用于建模，又可為數控加工提供NC程序，提高了加工效率和質量。前，無論是大型金屬覆蓋件成形、復雜零件的鍛造成形，還是各類塑件成型或組合成形，不管零件多大、多復雜，或是多小、多精密，其成形過程一般都可以進行模擬，這是設計與加工緊密聯系的不可或缺的手段。

4.2 高速銑削在模具加工中的應用

高速銑削在模具加工中有了很大的發展,在國外已有主軸轉速達100000r/min的高速銑,國內技術只能達到60000r/min，刀具進給速度約為30～40m/min。由于高速加工時具有溫升低、熱變形小,切削力小等優點，高速銑削已成為生產高品質模具的必備工具。納米模具在發達國家應用較多，作為生產工具主要用于精細加工，我國應用這方面的技術還不成熟。此外，將納米級薄膜材料涂在模具表面，增加模具強度并減少模具磨損的技術在國內已有應用。激光技術在模具制造中也有應用，例如：快速成形、特殊模具的加工等方面.將激光技術應用于模具制造業如：激光切割、打孔、刻字等，可以設計并制造更為復雜的原型、降低制造成本、縮短生產周期及增加經濟效益。

4.3 熱流道技術、氣輔成型技術、高壓注射技術在注射模中的應用

熱流道技術是使用元器件對模具加熱，使通過流道和澆口的塑料保持熔融狀態，提高注射成型塑件的品質，節省原材料和節約能源。目前該技術已在國內注塑企業中得到廣泛應用。氣體輔助注射成型是一項新的工藝。氣體輔助注射一般采用氮氣輔助注射，與常規的注射成型相比，其注射壓力較小，熔體流動性好，制品翹曲變形較小，易于成型壁厚差較大的制品，成型的塑件表面質量好。該技術已在汽車和家電模具中得到應用。最近，氣體輔助注射成型中的一項新的技術是高壓注射成型，其原理是利用高壓氣體在塑件內部產生中空截面，利用氣體保壓代替塑料注射保壓，消除制品縮痕，完成注射成型過程。

4.4 納米模具技術為微細成型提供了技術支持

納米技術是在納米尺度內，通過對物質反應、傳輸和轉變的控制來實現創造新的材料、器件和充分利用它們的特殊性能。碳納米管可生產精度達納米級的細微零件，是使用波長極短的輻射波制作完成的。波長僅0.5nm，比在半導體加工過程中經常使用的紫外線激光的波長(約為380nm)短得多，適于進行精細加工。在模具表面涂覆一層納米級薄膜材料，以增加模具強度，減少模具磨損，提高模具壽命。

4.5 逆向工程技術

逆向工程(RE)又叫反向工程或反求工程，它與傳統的設計方法和理念不同，通過對實物或零件進行掃描測量和數據處理,獲得零件的幾何信息，再通過CAD造型得到零件的幾何模型，經對零件的幾何模型進行數據重構來滿足其功能和結構的設計要求，最終確定零件的形狀，然后經由CAM編程，直接加工出零件的成形模。整個過程充分體現了設計者的理念和設計思想、設計經驗和創新思維。

4.6 模具熱處理與表面強化技術

模具熱處理與表面強化是提高模具零件強度與硬度、改善其表面組織、確保使用壽命的關鍵，是影響模具材料性能發揮的關鍵環節。模具熱處理技術主要從滲入單一元素向多元共滲、復合滲方向發展；由一般擴散向CVD、PVD離子滲入、離子注射方向發展，熱處理手段向真空熱處理發展，采用的覆膜有TiC、TiN、TiAlN、CrN、W2C等。

5 我國模具發展趨勢

21世紀模具制造行業的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化，追求的目標是提高產品質量及生產效率、縮短設計及制造周期，降低生產成本、最大限度地提高模具制造業的應變能力，滿足用戶需求。具體表現為以下7個特征：集成化技術、智能化技術、網絡技術的應用、多學科多功能綜合產品設計技術、虛擬現實與多媒體技術的應用、反求技術的應用、快速成形制造技術。

［1］洪麗華,陳永祿.中國模具工業現狀和模具技術發展趨勢[J].機電技術,2007(2):96-99.

［2］中國模具工業協會.模具行業十二五發展規劃[J].模具工業,2011,37(1):1-9.

［3］張霞,褚旭宏.模具制造工藝學[M].北京:電子工業出版社,2011.

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