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现代模具的现状及展望

1 引言

近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地，据权威报告，中国已成为第一制造大国。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。

在第十五规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业—机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。

模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、攻关器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在子弹、枪支等兵器产品中占95%以上。

目前，我国加入WTO之后，在当代工业的迅速发展下，各行业产品的品种和数量不断增加，换型加快，对产品质量、样式和外观也不断提出新要求，使模具需求增加，对模具质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代和产品竞争能力。因此，迅速提高模具技术水平已成为当务之急。例如，日本汽车、计算机、电视机、手机等产品的品种、数量、质量在国际市场占有优势地位，其重要原因之一就是日本模具技术居于世界领先水平。

我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备。努力提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至上百倍及上千倍。

据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”，在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

2 模具现状

模具的主要类型有：冲模、锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模等。除部分板料冲压以外，上述各种模具都属于型腔模，因为它们一般都是依靠三维的模具型腔使材料成形。

模具是属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。

从起步到现在，我国模具工业经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，与国外的差距正在进一步缩小。纵观我国的模具工业，既存在着高速迅猛发展的良好势头，又存在着精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。现介绍如下：

（1）在精密模具方面当代模具要求的精度比传统模具高出一个数量级。多工位级进模、精冲模、精密塑料模的精度已达

0.003mm，甚至更高。多工位的级进模设计和制造技术已日趋成熟，在引进技术及设备情况下，部分企业的此类模具已达到或接近国外先进水平；照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具均已形成规模化生产，子午线轮胎橡胶活络模国产化率已大为提高。目前，模具超精密加工已进入纳米级（0.0001μm）精度阶段。

（2）在成型工艺方面除了液态模锻、粉末锻造成形工艺以外，还有多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和各种抽芯脱模机构的创新设计取得了较大进展；在陶瓷模具成形表面施以桂胶工艺，解决了模具的粘粉问题，同时采用磁吸技术，使其具有自动调整间隙的功能，保证陶瓷砖面平整，简化了模具结构。在冲压成形加工中，多功能复合模具逐渐增加。一副多功能复合模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻系、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，而是成批的组装件，可大大缩短产品的生产及装配周期，显著地提高生产率。

（3）在大型模具方面我国已能生产轿车覆盖件模具、48英寸大屏幕彩电前壳及后盖注塑模具、

6.5kg大容量洗衣机全套塑料模、轿车仪表板形状复杂的注塑模、自动扶梯整体阶梯压铸模及汽车变速箱体压铸模等。另外，为了提高生产率，采用了多工位及多模腔，例如，高生产率级进模有50多个工位，塑封模每模一次生产数百件，塑胶鞋模有18个工位等等。

型腔形状和模具结构复杂，随着人们对产品形状、尺寸精度、整体性及生产效率等要求的提高，以及许多新材料新工艺的广泛应用，当代模具结构和型腔日益复杂。例如，一台大型复合材料成形模具，其结构复杂程度和价格超过一台精密机床。一些大型覆盖件成形模具，不仅型腔形状复杂，而且模具配套性要求极高，要求多个相关模具型腔协调一致，用传统加工方法无法达到其质量要求。（4）在制造技术方面CAD/CAE/CAM技术的应用水平已上了一个新台阶。以高速发展的家电制造业为例，引进了美国、德国、日本、澳大利亚等国相当数量的CAD/CAM系统，取得了一定经济技术效益，促进和推动了我国CAD/CAM技术的发展。数控机床、加工中心、激光、电火花、线切割、真空淬火、PVD等表面强化技术在模具制造中得到普及应用。

（5）在人才方面人是企业最活跃的因素，市场竞争最主要的是人才竞争。模具行业的工程技术人员和技术工人的素质都不能适应模具工业的发展，已成为公认的事实。文革前的大学生大多步入退休行列，少部分发挥余热再就业。目前，战斗在第一线的主力军大多是20世纪80年代机制专业毕业生，人才断层现象十分明显。不少模具专业厂工程师、技师极少，甚至没有。在东南沿海及广东省，民营企业占绝对优势，这里聚集了来自全国各地的模具制造精英，他们身怀绝技，但因某些原因，经常更换，队伍不稳定、人才匮乏、稀而散是制约模具工业发展的重要因素之一。

3 现代模具的发展趋势

为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，需积极考虑如下三方面：

（1）模具材料及表面处理技术

模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具钢有CrWMn、