21世纪模具的发展趋势

  
      加入WTO后的中国，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，中国已成为世界*制造大国。机床是装备制造业的“龙头”，是机械工业的基础。随着我国国民经济的飞速发展，极大地刺激了机床及模具市场需求的快速增长，同时振兴东北老工业基地与西部大开发战略给机床模具行业带来更多发展的新机遇。面对新的国际经济环境，中国机床模具行业将融入世界竞争的新浪潮中。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、医疗器械、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、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在了弹、枪支等兵器产品中占95%以上。
    目前，在参与世界产品市场的激烈竞争下，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，使模具需求量增加，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*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*终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。
    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显著地位。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。
    为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，其发展趋势主要有如下三方面：
    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、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具钢有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型热作模具钢有美国H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具钢有预硬钢（P20、SM1、B30）、时效硬化型钢（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、热处理硬化型钢（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一胜百S-136等）、粉末模具钢（日本DEX40等）。多工位精密冲模硬质合金（YG20、YG25等）及钢结硬质合金（TLW50、GW50等）。
    在模具表面处理方面，其主要趋势是：渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD法）发展；由一般扩散向CVD、PVD、PVCD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术也日益受到普遍重视。
    2、模具设计与制造技术
    当代模具的设计与制造技术广泛采用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），设计过程程序化和自动化，使用程序、模拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。数据库和计算机网络技术使设计人员拥有大量资料和信息。设计与制造之间的直接传输便于设计中的反复修正改变。
    先进设计和加工方法的日益普及，为高质量、短周期地开发模具并且保证模具有足够长的使用寿命，提供了技术保证，为模具工业发展奠定了坚实基础。模具设计与加工方法的发展主要有以下三方面：
    （1）模具软件功能集成化
    模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现*佳效益的目的。如英国Delcem公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统等。集成化软件较高的软件还包括：UG、CATIA和PRO/E等。
    （2）快速原型法和快速制模技术（RPM/RMT）
    该技术被称为自数控技术以来的又一次革命，尤其对模具工业的发展起到了极大的推动作用。它是一项集激光、材料、信息及控制等技术于一体的先进制造技术，其突出特点就是能直接根据产品的CAD数据快捷地制造出具有一定结构和功能的原型甚至产品，而不需要任何工装夹具，面迭加形成三维实体。
    RPM技术与RMT技术的结合，将是传统快速制模具技术进一步深入发展的方向。RPM技术与陶瓷型精密铸造相结合，为模具型腔精铸成型提供了新途径。应用RPM/RMT技术从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右，因而具有广阔的发展前景。如美国DTM公司的Rapid Tool专利技术，它能在5～10天内制造生产用的注塑模，可注塑零件5万件以上，属于直接用于批量生产的模具。
    （3）高速铣削技术
    高速铣削是目前切削技术中应用*多的一种工艺技术，是一种以高主轴转速、快速进给 、较小的切削深度和间距为加工特征的高效、高精度数控加工方式。高速铣削具有工件温度低、切削力小、加工平稳、质量好、效率高（为普遍铣削加工的5～10倍）及可加工硬质材料（＜60HRC）等诸多优点，因而在模具加工中日益受到重视。高速铣削机床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、变速箱体压铸模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可达0.01mm。国外高速加工机床主轴*高转速已超过100000R/min，快速进给速度可达120m/min，加速度可达1～2g，换刀时间可提高到1～2s。
    3、专业化生产及标准化
    专业化生产是现代化工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达75%以上。美、日两国的模具厂，80%是10人以下的小工厂，90%是20人以下小而专的企业。一般一个模具专业厂只生产1～2种模具。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。
    标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益，是机械制造业的深层次发展必由之路。国外企业都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥，需大力制订标准化规范。
    总之，随着模具技术的迅速发展及机械各类产品的多样化、复杂化，模具应用的广度和深度将不断向纵深发展，模具需求增长速度将继续高于国民经济总体发展的速度，供小于求的被动状态将大有改变。因此，在模具设计与制造中，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业，更将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路。