现代模具设计与制造-绪论

多工位级进模CAD系统
电机铁芯自动叠多工位级进模上模组装图
电机铁芯自动叠多工位级进模下模组装图
▲模具的精度和寿命有了很大程度的提高
国内生产的多工位级进模的精度 已达2微米，寿命已超过了1亿次。
▲冲压成形与模具新技术 ☆冲模CAD/CAE/CAM系统 CAD/CAE/CAM系统在冲模设计与制造中的应 用可归纳为以下几方面：完成工艺分析计算，辅助 工艺设计；利用几何造型技术完成模具的几何设计； 采用有限元分析和优化设计等先进的设计方法，提 高设计质量；建立模具标准件库和结构库，提高模 具结构和模具零件设计效率；辅助完成绘图工作， 输出模具零件图和装配图；辅助完成模具加工工艺 和NC编程。
江苏无锡微研有限公司（日） 有员工200余人，98年模具产值超 过2亿元。一汽、二汽、天汽、成飞、 哈飞五大汽车模具厂，职工总数超 高3000人，99年模具产值仅为2.5 亿元。
＊知识交叉和学科融合，高新技术具有强
烈的辐射性
在中国，以前模具一直隶属于机械 行业。随着国民经济和科学技术的高 速发展，模具已逐渐发展成为一个独 立的工业体系。它属于机械、材料、 力学、化工、电子与信息等多学科交 叉的高新技术产业，它对国民经济的 各个领域具有强烈的辐射作用。
＊工艺、材料和管理不过关仍然是扼制我国模具工
业发展的关键
我国汽车外覆盖件模具主要靠进口。分 析原因，其关键在于工艺、材料和管理体制 的问题。国外模具企业在多年的市场竞争中 已经建立了现代企业制度和管理机制。我国 虽然在硬件、软件上与国外相近，但缺少与 国际接轨的总体规划、技术储备和适应市场 应变的生产经营方式。因此，管理不过关已 成为阻碍我国模具工业发展的瓶颈。
表4 国内生产的轿车冲压模具来源
车 型 进 新捷达王改型 红旗“旗舰” 红旗“世纪星” Bora A4 桑塔纳 别克 赛欧 口 — — 外覆盖件模具 外覆盖件模具 外覆盖件模具 外覆盖件模具 外覆盖件模具 模具来源 国 产 外/内覆盖件模具 外覆盖件模具 内覆盖件模具、外覆盖件试制模具 部分结构件件模具 部分内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具
模具工业是技术、人才和资金 密集型产业，它即是制造业重要组 成部分，又在很大程度上决定着产 品质量、效益和新产品开发能力。 目前，模具工业发展及其技术水平 已成为衡量一个国家或地区制造业 水平高低的重要标志。
表1 未来我国GDP与制造业增加值
当年价（亿元）
年度 GDP 1995 2000 2020 2040 2050 58478 101349 552969 2849576 6179829 制造业增加值 20587 36678 193430 778419 1560953
目前,国内模具技术与国际先进水 平相比有较大差距,其中创新能力差距 非常突出。其原因主要是我国自主创 新产品少。就轿车和电子两类产业来 说，具有独立知识产权产品很少。我 国的轿车和计算机，多数是国外定型 产品再生产。作为一项系统工程，没 有创新产品设计，很难在其工艺装备 方面有所创新。
＊模具工业发展不平衡 改革开放以来，模具企业的所有制发 生了变化， 除 国有企业外，集资、独资、 合资和私营企业也有了很大的发展。 在不同的地域、行业和体制下，模具 Baidu Nhomakorabea业的发展极不平衡。 中国模具生产主要集中在华南和华东， 大约占全国模具产值和销售额的三分之二。
制造业的比 重（％）
35.20 36.19 34.98 27.32 25.26
制造业重要工艺装备的模具 工业是技术、人才和资金密集型 产业，它既是制造业重要组成部 分，又在很大程度上决定着产品 质量、效益和新产品开发能力。 目前，模具工业发展及其技术水 平已成为衡量一个国家或地区制 造业水平高低的重要标志。
覆盖件的厚度分布
用DYNAEORM软件模拟成形过程
成形极限图上的应变分布
b=60mm时， 最大等效应变分布
b=25mm时，最大等效应变分布
☆基于知识的工程设计 基于知识的工程（KnowledgeBased Engineering，KBE）是面向现 代设计要求而产生、发展的新型智能 设计方法和设计决策自动化的重要工 具，已成为促进工程设计智能化的重 要途径。
☆冲压件柔性制造系统（FMS）
98年在《国务院关于当前产业政策要点 的决定》中把模具列为机械工业技术改造序 列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。 随后99年和02年，又把模具及其加工技术和 设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、 产品和技术目录》、《当前国家优先发展的 高技术产品产业化要点指南（目录）》和 《鼓励外商投资产业目录》中。可见，模具 工业在我国国民经济发展中同样占有非常重 要的地位。
＊入世带来了机遇，迎来了挑战 廉价劳动力（工人：2美元/每天； 人均工资：5美元/每天）、专业的工 程师、最低的工业用地成本和良好的 电讯服务、充足的电力及优秀的基础 设施是中国的强大优势。
由于有这些优势，入世后，从 计算机、路由器到汽车业等跨国公 司纷纷逐鹿中国市场，给我国模具 工业的发展带来了机遇。同时，日 本、我国香港和台湾的模具企业也 蜂拥而至。海外模具企业的大量迁 入和投资建厂推动了我国模具技术 水平的提高，但也迎来了挑战。
●目前，中国约有20000多个模具生 产厂点，从业人数50多万。 ●04年，模具工业总产值达530亿元， 比03年增长约18%。目前,我国模具 总量仅次于日本、美国居世界第3位。
● 国际评述
04年世界模具产值约600亿美 圆,亚洲共约200亿美圆,中国约50亿 美圆。但是,中国进口为10-20亿美圆, 进口比例大是其特征之一。这些模 具在逐年国产化的倾向越来越强.
＊模具技术人才紧缺 教育正在从针对性教育向适应性教 育，从专业对口教育向素质教育转变。 但我国对口培训薄弱，加上独资、民营、 集体和国有企业的人才竞争，造成模具 技术人才的紧缺。由于待遇和体制的问 题，国有企业与外资和民营企业在人才 竞争方面明显处于弱势。
＊国际评述
我想谈谈中国模具技术的现状。 首先,在人才资源方面… 。在中国模 具行业,经验和想象力丰富的技术人 员的培养会成为今后的课题。我希 望有上进心的中国人能解决这个问 题。
富康
雅阁 夏利2000 奥拓
外覆盖件模具
外覆盖件模具 外覆盖件模具 外覆盖件模具
部分内表件与骨架件模具
部分内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具
云雀
奇瑞 中华 羚羊 英格尔
外覆盖件模具
外覆盖件模具 外覆盖件模具 部分外覆盖件模具 外覆盖件模具
部分内表件与骨架件模具
部分内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具 部分外覆盖件模具和内表件与骨架件模具 部分内表件与骨架件模具
二、中国模具工业的发展特点
＊制造业发展影响和制约了模具工业的发展 我国制造业多数产品为国外定型产品 的再生产，这一特点影响着模具工业的发 展。国外产品更新换代速度快，促进了模 具工业，特别是仿制、简易模具及快速制 模技术的发展；国内创新产品少，更新换 代速度慢，模具工业的创新不够，大型、 精密、复杂和高寿命模具生产薄弱。
KBE研究的重点在于：基于知识的产 品建模；知识融合和繁衍技术；知识 表示和推理技术。冲模设计是以经验 知识为主的设计过程，要提高冲模 CAD/CAE/CAM系统的实用性和自动 化程度，采用基于知识的工程设计是 十分必要的。该技术主要用于模具设 计知识的表达、设计方案决策、模具 结构优化设计及模具调试及修正。
人们已认识到，模具技术水平 的高低已成为衡量一个国家制造业 水平高低的重要标志，并在很大程 度上决定着产品的质量、效益和新 产品的开发能力 。
◆加大了用于技术改造的投资力度 近年来，一汽投资1.36亿元，二汽、 天汽、成飞、哈飞等四大汽车模具公司也 各投资1亿多元进行技术改造；近5年来， 黄岩模具行业投入技改的资金达4亿多元。 03年重庆市批准投资40个亿，在渝北 两路镇组建西部最大的汽摩模具工业园； 五梁液酒厂投资21亿筹建汽车模具分公司； 上海市、深圳市也都在准备组建模具工业 园区。
2002
2003 2004
20000
—— 20000
360
450 530
12.720
13.700 18.130
2.520
3.368 4.910
● 80年代以来，中国模具工业 以每年15％左右的速度发展。 98 年产值为26.5亿美元,00年为35 亿美元,两年增长32%；台湾98 年产值为19.5亿美元,00年为15.5 亿美元,两年下降20.5%；日本 98年产值为158亿美元, 00年为 134.6亿美元,两年下降34.8%。
表3 各类模具产值在总产值中占的比例（％）
冲压模
塑料模
压铸模
其它模具
50
33
6
11
●总产值中，冲压模占50％；塑料模 占33％；压铸模约占6％。塑料模和压 铸模的发展有超过冲压模的趋势。 ●04年，进口模具18.13亿美圆，比03 年增长约32.4%;出口4.91亿美圆,比03 年增长约45.9% 。进口模具中，塑胶 模占54.4%,冲压模占30.9%;出口模具 中,塑胶模占68.8%,冲压模占15.3%.
三、中国模具技术的发展现状
◆观念发生了根本的变化 通过对市场的预测，日本将其视为 “整个工业发展的秘密”，誉之为“进入 富裕社会的原动力”；德国将其视为“关 键工业”，称之为“金属加工中的帝王”； 美国则称其为“不可估量其力量的工业”。 还有称“模具就是黄金”，“模具工业是 工业之母”，“模具是效益放大器”和 “金钥匙”之说。发达国家将模具工业视 为至尊，令人深思。
如表4所示，目前国内生产的轿车有近30 种，绝大多数车型的外覆盖件是进口的。事 实上，从几大汽车模具厂的软、硬件技术装 备来看，我国已具备了汽车车身模具国产化 的物质技术基础。我国汽车车身模具国产化 程度不高的原因主要是：国内轿车产品自主 开发能力不足，引进产品受外方知识产权的 牵制；汽车模具企业之间的联合、协作较差， 资源得不到有效利用；缺乏设计制造轿车外 覆盖件模具的经验。
现代模具设计与制造 第一章 绪论 一、中国模具工业的发展现状 二、中国模具工业的发展特点 三、中国模具技术的发展现状 四、中国模具工业和技术的发展方向 五、模具市场预测 六、本课程的内容和要求
入世以后，中国将成为世界制造 业的重要基地。从2000到2020年， 制造业产值占国内GDP值的35％左 右。未来几十年，制造业是我国国 民经济的主导产业，制造业的发展 是我国经济增长的重要因素。
◆加强了模具技术的研究和开发
模具技术研究机构和院校30多个。国 家重点资助建设的有：
▼华中理工大学模具技术国家重点实验室
▼上海交通大学模具CAD国家工程研究中心 ▼北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心 ▼郑州工业大学橡胶模具国家工程研究中心
◆开始重视模具技术人才的教育和培训
从事模具技术教育和培训的院校已超 过50个，许多企业也设置了模具技术对口 培训机构。 目前，在江浙和广东已组建了几家模具 技术培训中心，开设了较专业的中短期培训 班。模具技术人才的教育和培训已开始受到 了社会的重视。
1. 冲压模具技术的进步
▲汽车覆盖件模具技术取得了很大进步
五大汽车模具厂已生产出部分 轿车覆盖件模具，在轿车模具国产 化方面迈出了可喜的一步。
汽车后围板双动拉深模
拉深模结构
后轮罩调试制件
奥拓轿车翼子板
某轿车后备舱外板
某轿车中底板
某轿车顶盖板
▲多工位级进模和多功能模具达到较 高的水平 目前，我国生产的多工位级进模 的工位数已达160个；国内已可制造具 有自动冲切、叠压、铆合、计数、分 组、转子铁芯扭斜和安全保护等多功 能的铁芯精密自动叠片多功能模具。
一、中国模具工业的发展现状
表2 中国的模具工业及其进出口情况
年 份 1984 1994 1999 2000 生产厂家 （个） 6000 10000 17000 —— 产 值 (亿元人民币) 15 130 245 280 进 口 （亿美元） 0.243 7.650 8.827 9.330 出 口 （亿美元） 0.013 0.389 1.328 1.730