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摘要:模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。
关键词: 模具生产高新技术
中图分类号：F276.44文献标识码：A文章编号：
前言
目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。
1.模具生产和制造工艺的特点
模具是专用工艺装备，模具生产是单件或多品种生产，与一般机械产品生产相比，有如下特点：
⑴ 单件、多品种：采用通用机床和通用工量具，减少专用二级工具，工序相对应集中，简化管理减少周转，保证质量和进度。
⑵ 制造质量要求高：尺寸精度和形位公差一般±0.01mm左右，Ra≤0.8μm
⑶ 形状复杂:工作零件多为二维或三维的复杂曲面(尤其是型腔)，加工难度大。
⑷ 材料硬度高：淬火合金钢或硬质合金。
⑸ 成套性生产。
⑹ 生产周期短：市场决定产品，更新换代快。
⑺ 必须进行试模与修整:
模具设计的经验性较多，有些尺寸必须经过试模决定。还要考虑前后工序模具的关系。
2.在模具行业中应用的较为典型的先进制造技术
2.1 快速原型制造
快速原型制造是一项集计算机、激光、数控及精密传动等技术于一体的先进制造技术,其在原理上突破了传统加工技术采用材料“去除”的原则,而采用材料“逐层堆积”的原理,能根据产品的CAD数据,快速地制造出具有一定结构和功能的原型,甚至产品,由此可有效地加快新产品的开发速度。而以RP&M原型作母模来翻制模具的快速模具制造技术,进一步发挥了快速成型技术的优越性,可在短期内迅速推出满足用户需求的产品,大幅度降低新产品开发研制的成本和投资风险,缩短了新产品研制和投放市场的周期,在小批量、多品种、改型快的现代模具制造模式下具有强劲的发展势头。
2.2 虚拟制造技术
虚拟制造是对制造过程中的各个环节,包括产品的设计、加工、装配,乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模,形成一个可运行的虚拟制造环境,以专门的虚拟软件技术为支撑,借助高性能的硬件,在虚拟制造环境中生成数字化产品,实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验,从而缩短模具产品的设计与制造周期,降低开模的开发成本,提高快速响应市场变化的能力。
2.3 高速切削
高速切削在模具领域的应用主要是加工复杂曲面,其中高速铣削(也称为硬铣削,Hard Milling, HM)可以把复杂形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的模具完全可用高速铣削来代替电加工;对深腔小曲率半径的模具可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工,而电加工只作为精加工。这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗,这对保护环境的贡献是的。同时,极大地缩短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。
3.我国制造技术与国际差距产生原因
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。但相比国外还有很大差距,造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：
3.1国家对模具工业的政策支持力度还不够
虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。
3.2人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少
模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。
3.3工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低
近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外裝备相比，仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。
3.4专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差
由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40﹪左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。
3.5模具材料及模具相关技术落后
模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。
4.方向
模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM（产品数据管理）、ERP（企业资源管理）、MIS（模具制造管理信息系统）及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。(6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。(7)原材料在模具中成形的仿真技术。(8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。
5.结束语
随着时代的发展,模具制造业全球化是发展的必然趋势,其竞争不断加剧,使当前模具制造业面临极大的挑战,这一挑战主要来源于市场和技术两大方面。每个技术单元同时面向市场和合作伙伴,必须灵活地进行重组和集成,达到优势互补。高速切削、逆向工程、快速成形技术与CAD/CAE/CAM/RP虚拟环境的集成可使设计概念转换为产品的时间缩短几倍乃至几十倍,构成一个快速产品开发及其模具制造的综合系统,可以实现从产品的设计、分析、加工到管理的灵活经济的组织方式,应用CAD/CAE技术,推动模具制造技术快速发展。
参考文献:
[1] 朱伟,张质良,董湘怀等.模具绿色制造过程探讨[J]. CMET.锻压装备与制造技术,2006,(1):18-21
[2] 王广春,赵国群编著.快速成型与快速模具制造技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,2004
[3] 徐哲.高速切削加工在模具制造中的应用[M].CAD/CAM与制造业信息化,2004,(11):90-92
[4]陈静媛.模具行业设计制造技术现状与趋势[J].机械设计与制造,2007,(2).
关键词: 模具生产高新技术
中图分类号：F276.44文献标识码：A文章编号：
前言
目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。
1.模具生产和制造工艺的特点
模具是专用工艺装备，模具生产是单件或多品种生产，与一般机械产品生产相比，有如下特点：
⑴ 单件、多品种：采用通用机床和通用工量具，减少专用二级工具，工序相对应集中，简化管理减少周转，保证质量和进度。
⑵ 制造质量要求高：尺寸精度和形位公差一般±0.01mm左右，Ra≤0.8μm
⑶ 形状复杂:工作零件多为二维或三维的复杂曲面(尤其是型腔)，加工难度大。
⑷ 材料硬度高：淬火合金钢或硬质合金。
⑸ 成套性生产。
⑹ 生产周期短：市场决定产品，更新换代快。
⑺ 必须进行试模与修整:
模具设计的经验性较多，有些尺寸必须经过试模决定。还要考虑前后工序模具的关系。
2.在模具行业中应用的较为典型的先进制造技术
2.1 快速原型制造
快速原型制造是一项集计算机、激光、数控及精密传动等技术于一体的先进制造技术,其在原理上突破了传统加工技术采用材料“去除”的原则,而采用材料“逐层堆积”的原理,能根据产品的CAD数据,快速地制造出具有一定结构和功能的原型,甚至产品,由此可有效地加快新产品的开发速度。而以RP&M原型作母模来翻制模具的快速模具制造技术,进一步发挥了快速成型技术的优越性,可在短期内迅速推出满足用户需求的产品,大幅度降低新产品开发研制的成本和投资风险,缩短了新产品研制和投放市场的周期,在小批量、多品种、改型快的现代模具制造模式下具有强劲的发展势头。
2.2 虚拟制造技术
虚拟制造是对制造过程中的各个环节,包括产品的设计、加工、装配,乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模,形成一个可运行的虚拟制造环境,以专门的虚拟软件技术为支撑,借助高性能的硬件,在虚拟制造环境中生成数字化产品,实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验,从而缩短模具产品的设计与制造周期,降低开模的开发成本,提高快速响应市场变化的能力。
2.3 高速切削
高速切削在模具领域的应用主要是加工复杂曲面,其中高速铣削(也称为硬铣削,Hard Milling, HM)可以把复杂形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的模具完全可用高速铣削来代替电加工;对深腔小曲率半径的模具可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工,而电加工只作为精加工。这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗,这对保护环境的贡献是的。同时,极大地缩短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。
3.我国制造技术与国际差距产生原因
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。但相比国外还有很大差距,造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：
3.1国家对模具工业的政策支持力度还不够
虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。
3.2人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少
模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。
3.3工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低
近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外裝备相比，仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。
3.4专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差
由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40﹪左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。
3.5模具材料及模具相关技术落后
模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。
4.方向
模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM（产品数据管理）、ERP（企业资源管理）、MIS（模具制造管理信息系统）及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。(6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。(7)原材料在模具中成形的仿真技术。(8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。
5.结束语
随着时代的发展,模具制造业全球化是发展的必然趋势,其竞争不断加剧,使当前模具制造业面临极大的挑战,这一挑战主要来源于市场和技术两大方面。每个技术单元同时面向市场和合作伙伴,必须灵活地进行重组和集成,达到优势互补。高速切削、逆向工程、快速成形技术与CAD/CAE/CAM/RP虚拟环境的集成可使设计概念转换为产品的时间缩短几倍乃至几十倍,构成一个快速产品开发及其模具制造的综合系统,可以实现从产品的设计、分析、加工到管理的灵活经济的组织方式,应用CAD/CAE技术,推动模具制造技术快速发展。
参考文献:
[1] 朱伟,张质良,董湘怀等.模具绿色制造过程探讨[J]. CMET.锻压装备与制造技术,2006,(1):18-21
[2] 王广春,赵国群编著.快速成型与快速模具制造技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,2004
[3] 徐哲.高速切削加工在模具制造中的应用[M].CAD/CAM与制造业信息化,2004,(11):90-92
[4]陈静媛.模具行业设计制造技术现状与趋势[J].机械设计与制造,2007,(2).