我国模具工业的现状与发展趋势

20世纪80年代以来，我国模具工业迅速发展，国家也投入数千万元的研发经费，形成近百项技术成果。目前，我国国内共有模具生产企业（厂、点）3万多个，从业人员近100万人，全国模具产值达1000亿元人民币。我国模具工业在GDP的比重也呈逐年增加的趋势。我国模具工业进出口情况见表1-1。

表1-1 我国模具工业进出口情况

（续）

在现代模具工业总产值中，冲模约占37%，塑料模约占43%，铸造模（包含压铸模）约占10%，锻模、轮胎模、玻璃模等其他类模具约占10%，与工业发达国家的模具类别比例基本一致，如图1-1所示。

图1-1 我国模具分配比例

模具具体生产状况如下：

1.冲模（Stamping Die）

冲模是指通过加压将金属或非金属板料或型材分离、成形或接合而得到制件的工艺装备。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲模根据工艺性质分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模；根据工序组合程度分单工序模、复合模、级进模（也称连续模）。

在整个机电产品制造中，冲压工艺应用非常广泛，而冲模是实现冲压工艺最主要的工艺装备。因此，冲模在机械制造业中占有重要的地位。近年来多工位级进模和多功能模具发展十分迅速，特别是精冲技术及精冲模具CAD系统的研究成为冲压技术一个新的发展领域。

冲模的生产过程包括原材料通过铸造、锻造、切削加工和特种加工等加工成设计图样所要求的冲模零件，再按设计、工艺规程的技术要求，将冲模零件装配成模具的过程。其中，精冲具有优质、高效、低消耗的特点，在钟表、仪器仪表、精密机械、摩托车和汽车等现代工业中得到了广泛的应用。图1-2所示为通过冲模得到的典型的冲压产品实体零件。

提高冲模技术水平可从两个方面入手：一方面是提高所体现的冲压工艺水平，开发冲压新工艺；另一方面是通过采用计算机技术（冲模CAD、CAE、CAM技术）和先进制造技术（数控多轴联动加工中心、CNC高精度电火花和线切割加工、CNC点位坐标镗、坐标磨和连续轨迹坐标磨等）提高冲模设计和制造的水平。

图1-2 典型的冲压产品实体零件

目前，基于变异模板的三维冷冲模CAD系统已研制成功，它在全面系统地总结汽车配件冷冲模设计中各个组成部分的设计特征与变化特点的基础上，以参数化、变量化的零部件设计为先导，以模板的可变异组装逻辑为手段，解决冷冲模中落料、冲孔、弯曲、拉深、切断、压形、翻边、压印8种工艺和落料冲孔、落料拉深、冲孔拉深3种复合模的计算机辅助设计，包括输入制件处理、模具零件三维造型、平面图输出、模板修改、模板复合5个模块。软件独创了一套具有丰富语法结构的TDL模板设计语言，将模板技术灵活地运用于模具CAD系统中，通过统一性的模板修改丰富了模板变异的内涵，使系统具有良好的可扩展性。在处理三维制件时，从逻辑块分离出物理块，进而得到制件信息的分离算法。

冷冲模CAD专家系统采用专家系统技术、CAD技术、面向对象技术、图形识别技术、数据库技术、优化方法等，在Windows 98/NT平台上以AutoCAD R14.0为支撑软件，以C++ObjectARX、AutoLISP、VFP为开发工具，实现了冲裁模、拉深模、挤压模工艺设计和模具结构设计，可明显降低生产成本，提高生产效率，延长模具寿命。

2.汽车大型覆盖件模具（Automotive Large Cover Die）

汽车大型覆盖件是指汽车车身或驾驶室覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体零件。

随着汽车行业的发展壮大，汽车大型覆盖件模具也越来越受到人们的关注。近年来，无论是新建的企业还是经过技术改造的老企业，在汽车大型覆盖件的生产上，都大量采用了先进的数控技术和设备，包括三轴至五轴的高速加工机床、大型龙门式加工中心和数控铣床、大型的测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。生产汽车覆盖件模具的水平和能力已经大大提高。使用三维CAD的企业已越来越多，有的企业已经达到百分之百的应用。与此同时，CAE技术也得到广泛应用。数字化制造、逆向工程、并行工程、灵敏制造、精益生产等先进技术也已经在汽车覆盖件模具生产中得到了应用，并产生了良好效果。在模具厂普遍采用CAPP虽然有很大难度，但也不乏成功的例子，如图1-3所示为汽车覆盖件的模型图。

一批留学美国和加拿大并在美国汽车模具行业从业多年的技术人员在重庆组建了DSI数码模系统（重庆）有限公司，创建和应用了数码模技术。依靠先进的数码模具开发、数码模具制造、数码模具冲压等数码模专家系统技术，将推进国内传统的制模方式向以计算机技术为支撑的模具工程方向转变的进程，对缩短模具生产周期、减少模具开发费用、提高冲压件质量、提高板材的利用率及降低成本等方面，将起到很好的作用。一些企业已实现了CAD/CAE/CAPP/CAM一体化，提升了企业的综合水平。覆盖件模具生产流程如图1-4所示。其他如测量技术、表面涂镀技术、综合检具工装、标准化应用及快速成型技术与快速经济模具成功结合，取得了不小的进步。2010年汽车覆盖件模具行业的增速达到20%，汽车覆盖件模具的市场容量达95～105亿元人民币。

图1-3 汽车覆盖件模型图(www.xing528.com)

图1-4 覆盖件模具生产流程

3.塑料模（Plastic Mould）

塑料模是一种生产塑料制品的工具。注塑时模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上、下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。按照成型方法的不同，可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模具类型，主要有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具和高发泡聚苯乙烯成型模具等。

我国塑料模具发展迅速，目前塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达50%～70%。随着我国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。制造一款普通轿车约需200多副内饰件模具，制造保险杠、仪表盘、油箱、转向盘等所需的大中型塑料模具仅约50%能够满足国内需求。塑料建材大量替代传统材料也成为趋势，预计2012年全国塑料门窗和塑管普及率将达到40%～50%，塑料排水管市场占有率超过50%，这些都会大大增加对模具的需求。生活中典型的塑料模具制品如图1-5所示。

模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其他模具，在模具行业中的比例将逐步提高。目前我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业需求的推动下，已形成了一个巨大的产业链，从上游的原辅材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展呈现出勃勃生机。目前塑料制品的应用日渐广泛，为塑料模具提供了一个广阔的市场，同时对模具也提出了更高的要求，大型化、高精度、多功能复合型的模具将受到青睐。据估计，仅汽车、摩托车行业每年就需要100多亿元的模具，彩电模具每年也有约28亿元的市场。

图1-5 典型的塑料模具制品

4.压铸模（Die Casting Mould）

压铸模是通过压铸机把熔融的液态金属（铝、镁、锌）压铸到成型模腔的一种工艺装备。压铸是将熔融合金液倒入压室内，在高压、高速条件下填充钢制模具的型腔，并使合金液在高压下凝固而形成铸件的铸造方法。

压铸模比例也呈现逐年增长的趋势，根据我国模具工业协会经营管理委员会编制的《全国模具专业厂基本情况》统计，压铸模约占各类模具总产值的5%，年增长速度高达25%。2006年全国压铸件的总产量就已经突破100万t，年产值达480亿元。

现代产品更新换代加速、竞争激烈，压铸模生产发展向着精密、复杂、大型模具方向发展，缩短模具制造周期和提高压铸模质量是一项紧迫的任务，需要以先进的制造技术作为保障。随着对铸件性能要求的不断提高，压铸工艺也向新的方向拓展，主要有以下几种：

1）真空压铸。

2）充氧压铸。

3）定向抽气充氧压铸。

4）气流负压压铸。

5）双压射冲头压铸。

6）黑色金属压铸。

7）半固态金属压铸等。

计算机辅助工程在压铸中的应用成为提高压铸技术水平的重要途径，目前计算机在压铸领域研究的重点是半固态过程、低压铸造过程以及压铸充型过程的数值模拟。

5.模具标准件（Mold Standard Parts）

模具标准化程度和应用水平是衡量模具工业水平的重要标志。模具的标准化程度决定着产品的质量、效率和效益。工业较为发达的国家对标准化工作都十分重视，我国也在逐步加强模具的标准化程度。但我国模具的标准化程度和应用水平还比较低，乐观地估计不足30%，目前我国共颁布了90多项标准，其中冲模标准22项、塑料模标准20余项，与国外工业发达国家的70%～80%相比，尚有较大的差距。现在生产销售厂家虽然逐年增加，但大多数规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高且效益低。只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品的商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。

据有关资料统计，采用专业化生产的标准件比自制标准件的配合精度和位置精度将至少提高一个数量级，并可保证互换性，提高模具的使用寿命，进而促进行业内部经济体制、经营机制及产业结构和生产治理方面的改革，实现专业化和规模化生产，并带动模具标准件商品市场的形成与发展。广泛应用标准件可缩短设计制造周期25%～40%；可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时，减少原材料及能源的浪费；可为模具CAD/CAM等现代技术的应用奠定基础；可显著提高模具的制造精度和使用性能。