模具的现状与发展论文外文文献

模具技术追赶国际水平

近年来，我国模具行业保持较快速发展。根据国家统计局数据显示，2017年，中国模具行业销售收入达亿元，同比增长;预计2018年，中国模具行业销售收入将达到2753亿元左右。

模具行业快速发展下，模具技术在各个领域得到广泛应用，并取得突飞猛进的进步，主要表现在模具集成制造单元与技术的普及、商业互联网向模具及其产业链延伸、3D打印在模具制造中的广泛应用、模具的智能化、轻量化新材料与大型塑料模具的出现与优化、大型级进冲模技术的成熟、模具标准件精细化等。

具体来说，以模具集成制造单元与技术的普及为例，近年来，模具除了具有自动送料、冲压成形、叠片计量、厚度分组、铁芯组合和产品输出、铰链装配连接等功能，又出现了复杂运动结构、模内加热、锻压、局部热(组织)控制、模内焊接、攻丝、局部注射、模内切割、模内检测等工艺组合过程。

再如，3D打印应用生产模具型腔是型腔模具发展的新动向，金属增材-减材组合制造技术是当今3D打印领域的一个重要方向。通过3D逐层增材成形，结合高速铣定层厚轮廓减材精整，实现复杂金属零件的高精度制造。目前，应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车，分别占市场份额的、和。

可见，从技术角度来看，我国模具设计加工和制造技术正在赶超国际水平。此外，还可以从专利角度反映出我国模具技术的飞速提升。

根据SooPAT数据统计，2008年以来，我国模具相关专利申请数量稳步上升。2017年全年申请专利数量达22872件，首次超过2万件，创下历史新高;2018年专利申请量有所减少，但仍超过了万件，达到17146件。

不过，企业所拥有的技术专利较为分散。从专利申请人来看，排名前十的专利申请人中，鸿海精密两家公司排在前两位，专利申请量分别为347件、337件，合计占比不到;安徽江淮汽车集团股份有限公司申请数量为309件，位居第三。

模具技术朝向“五化”

未来，模具技术的发展将朝向“五化”，即高精密化、自动化、智能化、新型化、融合化。

随着最近几年的不断学习，我国的模具行业得到了飞速发展，发展了一批专门从事高精度模具制造的公司，意识到尺寸的精度是制造高精密高质量、高科技含量产品最重要的因素。要做高精密模具，不外乎有设备和人才2个重要因素，但目前我国在最精密的领域跟国外还有一定距离。但在国家高度的重视下，不远的将来定会实现超越。

自动化、智能化是提高效率的保障，随着各种配合模具生产的自动化设备(主要是机械手)的普及，以及模具内部标准件的智能化程度提升(主要是热流道)，模具生产的效率越来越高了，而且会朝着更高、更好的境界发展。

模具新型化需要深厚的设计和制造底蕴，这将成为模具企业打造品牌的资源，争取更优质客户的筹码。

融合化即产品研发与模具高度融合。这个趋势也是必然的，这种改变是比流水线代替全能模具师傅更能影响制造业模式的一种改变。简单而言，就是模具设计师和产品研发融合成一个新的岗位，一个能够负责整个产品从外观到机构、再到模具、到模具加工、模具生产、产品组装一系列工作的全新的岗位，成为制造业绝对的核心。

——以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国模具行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

发展现状及技术趋势改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和Topsolid Progress等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）高速铣削加工国外发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。 我国涌现出一大批模具行业的龙头企业。如，汽车覆盖件模具有“四大家”，大型塑料模具有海尔、华威、群达行，精密冲压模具有国盛、华富，汽车轮胎模具有豪迈、巨轮，铸造模具有一汽铸造、宁波合力、广州型腔、北仑辉旺，精密塑料模具有唯科、宁波横河等等。据武兵书介绍，模具行业已有95家企业被授予“中国重点骨干模具企业”称号，本届上海国际模展期间，中国模具协会还将给第四批10多家企业授牌。届时，“中国重点骨干模具企业”将达到110家左右。长期以来，中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方，模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。据模具网CEO、深圳市模具技术学会副秘书长罗百辉介绍，这种格局正在发生深层变化，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内和北方扩展，在产业布局上出现了一些新的模具生产较集中的地区，有京津冀、长沙、成渝、武汉、皖中等地区，模具集聚发展成为新特点，模具园区（城、集聚地等）不断涌现。在东部地区，已形成昆山、无锡精密模具产业集群生产基地；泊头、芜湖汽车模具产业集群生产基地；宁波、黄岩、深圳、东莞大型、精密模具产业集群生产基地。罗百辉表示，模具行业在中国被广泛看好，我国模具行业加快了体制改革和机制转换步伐，产业结构日趋合理，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快；随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。 冲压模具是冲压加工的主要工艺装备，冲压制件就是靠上、下模具的相对运动来完成的。加工时由于上、下模具之间不断地分合，如果操作工人的手指不断进入或停留在模具闭合区，便会对其人身安全带来严重威胁。主要零件及安全要求1．工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的关键零件。凸凹模不但精密而且复杂，它应满足如下要求：(1)应有足够的强度，不能在冲压过程中断裂或破坏；(2)对其材料及热处理应有适当要求，防止硬度太高而脆裂。2．定位零件定位零件是确定坯件安装位置的零件，有定位销(板)、挡料销(板)、导正销、导料板、定距侧刀、侧压器等。设计定位零件时应考虑操作方便，不应有过定位，位置要便于观察，最好采用前推定位、外廓定位和导正销定位等。3．压料、卸料及出料零件压料零件有压边圈、压料板等。压边圈可对拉延坯料加压边力，从而防止坯料在切向压力的作用下拱起而形成皱褶。压料板的作用是防止坯料移动和弹跳。顶出器、卸料板的作用是便于出件和清理废料。它们由弹簧、橡胶和设备上的气垫推杆支撑，可上下运动，顶出件设计时应具有足够的顶出力，运动要有限位。卸料板应尽量缩小闭合区域或在操作位置上铣出空手槽。暴露的卸料板的四周应设有防护板，防止手指伸人或异物进入，外露表面棱角应倒钝。4．导向零件导柱和导套是应用最广泛的一种导向零件。其作用是保证凸凹模在冲压工作时有精确的配合间隙。因此，导柱、导套的间隙应小于冲裁间隙。导柱设在下模座，要保证在冲程下死点时，导柱的上端面在上模板顶面以上最少5至10毫米。导柱应安排在远离模块和压料板的部位，使操作者的手臂不用越过导柱送取料。5．支承及夹持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、垫板、限位器等；上下模板是冲模的基础零件；其他各种零件都分别安装固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向应与制件相适应，过大或过小均不利于操作。有些模具(落料、冲孔类模具)为了出件方便，需在模架下设垫板。这时垫板最好与模板之间用螺钉连接在一起，两垫板的厚度应绝对相等。垫板的间距以能出件为准，不要太大，以免模板断裂。6．紧固零件它包括螺钉、螺母，弹簧、柱销、垫圈等．一般都采用标准件。冲压模具的标准件用量较多，设计选用时应保证紧固和弹性顶出的需要，避免紧固件暴露在表面操作位置上，防止碰伤人手和妨碍操作。模具设计的安全要点在结构上应尽量保证进料、定料、出件、清理废料的方便。对于小型零件的加工要严禁操作者的手指、手腕或身体的其他部位伸入模区作业；对于大型零件的加工，若操作者必须手入模内作业时，要尽可能减少入模的范围，尽可能缩短身体某部位在模内停留的时间，并应明确模具危险区范围，配备必要的防护措施和装置。模具上的各种零件应有足够的强度及刚度，防止使用过程中损坏和变形，紧固零件要有防松动措施，避免意外伤害操作者。不允许在加工过程中发生废料或工件飞弹现象，影响操作者的注意力，甚至击伤操作者。另外要避免冲裁件毛刺割伤人手。不允许操作者在进行冲压操作时有过大的动作幅度，避免出现使身体失去稳定的姿势；不允许在作业时有过多和过准的动作。应尽量避免冲压加工时有强烈的噪声和振动。模具设计应在总图上标明模具重量，便于安装，保障安全。20千克以上的零件加工应有起重搬运措施，减轻劳动强度。装拆模具零件时应方便安全，避免有夹手、割手的可能；模具要便于解体存放。总之，模具中的哪怕是细微的问题都会影响安全，只有对每种作业中的具体问题进行分析，才能提出模具中的安全注意事项。

注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。

电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

美国上市公司 Moldflow 公司是专业从事注塑成型CAE 软体和谘询公司，自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软体以来，一直主导塑胶成型CAE软体市场。

近几年，在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用。

利用 CAE 技术可以在模具加工前，在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以後再返修模具。

这不仅是对传统塑胶模具的设计方法一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。

塑胶模具设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用 CAE 技术。

这是发展的必然趋势。

注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。

传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕後，通常需要几次试模，发现问题後，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料模具设计制品和塑胶模具的设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期