浅谈我国模具的发展及其重要性

【摘 要】模具是现代工业的核心，是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，通过分析模具在我国的发展历程和核心技术的应用加深对模具重要性的理解，推进我国模具行业发展有重要意义。从当前发展来看，中国经济保持持续增长，中国模具近年来的发展趋势呈现大幅增长，铸造模具更以高达25%增速的发展，高于中国GDP的平均增值一倍多，今后模具总体需求还会进一步增长。

【关键词】模具；重要性；发展现状；技术；趋势

1 模具在现代工业中的重要性

模具是一种有一定形状与尺寸的型腔工具，与模具内各种系统或辅助机构配合使用，将各种高温液态的材料（塑料或金属合金等）填充至模具型腔内，即可生产出具有特定的形状、尺寸、功能和质量的工业零件。在电子、汽车、电机、仪器、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%—80%的零部件依靠模具成型。用模具生产出来的零件其高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工工艺所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界的模具年产值约有600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业产值；从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济的发展起着毋庸置疑的关键作用。

2 我国模具发展史

我国开始制造和使用模具的时间较早，但长久以来未形成产业。建国初期，我国的工业基础较差，模具的制造主要依靠钳工手工完成，模具的数量及品种很少，并且多为单工序模、简单复合模、少工序的级进模和机外脱模的塑料压缩模。1956年，成型磨削开始应用于模具加工中，模具可以在淬火之后进行精加工，初步解决了模具热处理变形的问题，提高了模具寿命、质量及精度，但成型磨削只能加工分体式模具。我国模具工业解放后从无到有，在经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的快速发展，数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。

3 我国模具发展现状

20世纪90年代以来，我国模具行业产生了翻天覆地的变化，现在已经成为了世界模具生产基地。在绝大多数领域，中国模具已经占领了相当大的份额.但是，在很多高端领域，特别是汽车模具、精密模具及高效功能模具，仍然要从国外大量进口，国内只有极少企业挤入精密模具制造行列.从模具行业整体而言，我国模具的整体水平仍然是以中低档模具为主，特别是由于国家对模具行业缺乏有效的行业准入门槛，以至于在很多所谓模具发达地区，也是低端、粗制滥造的模具充斥市场。同国外先进水平相比我国模具有以下不同点：我国模具厂的组织形式是大而全，而国外模具企业大多是小而专；我国模具标准件使用覆盖率约占外国的三分之一；我国模具企业技术人员少、水平低，忽视产品的研发工作，模具企业的管理落后等因素造成我国模具业在市场中仍处于被动地位；我国模具自产自配比例远远高于外国，国外多以商品模具为主。综述所述，我国模具业要以生产大型、精密、复杂、寿命长的模具为主还有很有漫长的道路要走。

4 模具技术的发展

4.1 CAD/CAM/CAE技术的一体化

模具的计算机辅助设计与制造已经在很大程度上在很多模具制造企业得到应用与普及。目前计算机可以运用CAD/CAM/CAE一体化技术模拟零件的形成过程，如大型金属覆盖件、塑件成型、组合成型等复杂精密的过程。三维设计既可用于建模，又可为数控加工提供NC程序，提高了加工效率和质量。前，无论是大型金属覆盖件成形、复杂零件的锻造成形，还是各类塑件成型或组合成形，不管零件多大、多复杂，或是多小、多精密，其成形过程一般都可以进行模拟，这是设计与加工紧密联系的不可或缺的手段。

4.2 高速铣削在模具加工中的应用

高速铣削在模具加工中有了很大的发展，在国外已有主轴转速达100000r/min的高速铣，国内技术只能达到60000r/min，刀具进给速度约为30～40m/min。由于高速加工时具有温升低、热变形小，切削力小等优点，高速铣削已成为生产高品质模具的必备工具。纳米模具在发达国家应用较多，作为生产工具主要用于精细加工，我国应用这方面的技术还不成熟。此外，将纳米级薄膜材料涂在模具表面，增加模具强度并减少模具磨损的技术在国内已有应用。激光技术在模具制造中也有应用，例如：快速成形、特殊模具的加工等方面.将激光技术应用于模具制造业如：激光切割、打孔、刻字等，可以设计并制造更为复杂的原型、降低制造成本、缩短生产周期及增加经济效益。

4.3 热流道技术、气辅成型技术、高压注射技术在注射模中的应用

热流道技术是使用元器件对模具加热，使通过流道和浇口的塑料保持熔融状态，提高注射成型塑件的品质，节省原材料和节约能源。目前该技术已在国内注塑企业中得到广泛应用。气体辅助注射成型是一项新的工艺。气体辅助注射一般采用氮气辅助注射，与常规的注射成型相比，其注射压力较小，熔体流动性好，制品翘曲变形较小，易于成型壁厚差较大的制品，成型的塑件表面质量好。该技术已在汽车和家电模具中得到应用。最近，气体辅助注射成型中的一项新的技术是高压注射成型，其原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面，利用气体保压代替塑料注射保压，消除制品缩痕，完成注射成型过程。

4.4 纳米模具技术为微细成型提供了技术支持

纳米技术是在纳米尺度内，通过对物质反应、传输和转变的控制来实现创造新的材料、器件和充分利用它们的特殊性能。碳纳米管可生产精度达纳米级的细微零件，是使用波长极短的辐射波制作完成的。波长仅0.5nm，比在半导体加工过程中经常使用的紫外线激光的波长（约为380nm）短得多，适于进行精细加工。在模具表面涂覆一层纳米级薄膜材料，以增加模具強度，减少模具磨损，提高模具寿命。

4.5 逆向工程技术

逆向工程（RE）又叫反向工程或反求工程，它与传统的设计方法和理念不同，通过对实物或零件进行扫描测量和数据处理，获得零件的几何信息，再通过CAD造型得到零件的几何模型，经对零件的几何模型进行数据重构来满足其功能和结构的设计要求，最终确定零件的形状，然后经由CAM编程，直接加工出零件的成形模。整个过程充分体现了设计者的理念和设计思想、设计经验和创新思维。

4.6 模具热处理与表面强化技术

模具热处理与表面强化是提高模具零件强度与硬度、改善其表面组织、确保使用寿命的关键，是影响模具材料性能发挥的关键环节。模具热处理技术主要从渗入单一元素向多元共渗、复合渗方向发展；由一般扩散向CVD、PVD离子渗入、离子注射方向发展，热处理手段向真空热处理发展，采用的覆膜有TiC、TiN、TiAlN、CrN、W2C等。

5 我国模具发展趋势

21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。具体表现为以下7个特征：集成化技术、智能化技术、网络技术的应用、多学科多功能综合产品设计技术、虚拟现实与多媒体技术的应用、反求技术的应用、快速成形制造技术。

【参考文献】

[1]洪丽华，陈永禄.中国模具工业现状和模具技术发展趋势[J].机电技术，2007（2）：96-99.

[2]中国模具工业协会.模具行业十二五发展规划[J].模具工业，2011，37（1）：1-9.

[3]张霞，褚旭宏.模具制造工艺学[M].北京：电子工业出版社，2011.

[责任编辑：汤静]

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