加入WTO后的中國(guó),全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移,我國(guó)正成為世界制造業(yè)的重要基地,據(jù)權(quán)威報(bào)告,中國(guó)已成為世界*制造大國(guó)。機(jī)床是裝備制造業(yè)的“龍頭”,是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,極大地刺激了機(jī)床及模具市場(chǎng)需求的快速增長(zhǎng),同時(shí)振興東北老工業(yè)基地與西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略給機(jī)床模具行業(yè)帶來(lái)更多發(fā)展的新機(jī)遇。面對(duì)新的國(guó)際經(jīng)濟(jì)環(huán)境,中國(guó)機(jī)床模具行業(yè)將融入世界競(jìng)爭(zhēng)的新浪潮中。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)人員外,還需要更多的“高技術(shù)”來(lái)保證。
在第十五規(guī)劃中指出,模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車(chē)、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。
模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用,與其他加工制造業(yè)所無(wú)法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看,模具是現(xiàn)代工業(yè),特別是汽車(chē)、摩托車(chē)、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),利用模具制造的零件數(shù)量,在飛機(jī)、汽車(chē)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上;在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上;在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車(chē)、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上;在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。
目前,在參與世界產(chǎn)品市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下,各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加,換型加快,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求,使模具需求量增加,對(duì)模具質(zhì)量要求也越來(lái)越高,模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。因此,迅速提高模具技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如:日本汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的品種,數(shù)量,質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)地位,其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界*水平。
我國(guó)模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下,并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開(kāi)發(fā),在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外,從資料獲悉,目前,美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值都已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展,模具是“效益放大器”,用模具生產(chǎn)*終產(chǎn)品的價(jià)值將超過(guò)自身價(jià)格的幾十倍乃至百倍及上千倍。
據(jù)各國(guó)報(bào)導(dǎo),模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱(chēng)之“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”,如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過(guò)了新興的電子工業(yè),已實(shí)現(xiàn)了模具專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化,因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”,日本稱(chēng)模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”,在德國(guó),被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)號(hào),而歐盟一些國(guó)家稱(chēng)“模具就是黃金”,新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”,中國(guó)模具權(quán)威經(jīng)理稱(chēng)為“模具是印鈔機(jī)”?梢(jiàn)模具工業(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
為了解決高精度、長(zhǎng)壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具,其發(fā)展趨勢(shì)主要有如下三方面:
1、模具材料及表面處理技術(shù)
模具工業(yè)要上水平,材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng),致使模具過(guò)早失效,大約占失效模具的45%以上。
在模具材料方面,常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2,新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等;常用新型熱作模具鋼有美國(guó)H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等;常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼(P20、SM1、B30)、時(shí)效硬化型鋼(P21、PMS、SM2、日本NAKS5等)、熱處理硬化型鋼(MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等)、粉末模具鋼(日本DEX40等)。多工位精密沖模硬質(zhì)合金(YG20、YG25等)及鋼結(jié)硬質(zhì)合金(TLW50、GW50等)。
在模具表面處理方面,其主要趨勢(shì)是:滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;可采用的鍍膜有:T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等,同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外,目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視。
2、模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
當(dāng)代模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM),設(shè)計(jì)過(guò)程程序化和自動(dòng)化,使用程序、模擬成形過(guò)程、采用交互式設(shè)計(jì)方法,發(fā)揮人和計(jì)算機(jī)的各自特長(zhǎng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計(jì)人員擁有大量資料和信息。設(shè)計(jì)與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計(jì)中的反復(fù)修正改變。
先進(jìn)設(shè)計(jì)和加工方法的日益普及,為高質(zhì)量、短周期地開(kāi)發(fā)模具并且保證模具有足夠長(zhǎng)的使用壽命,提供了技術(shù)保證,為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。模具設(shè)計(jì)與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面:
(1)模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全,同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型,以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享,從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程,達(dá)到實(shí)現(xiàn)*佳效益的目的。如英國(guó)Delcem公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料模設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括:UG、CATIA和PRO/E等。
(2)快速原型法和快速制模技術(shù)(RPM/RMT)
該技術(shù)被稱(chēng)為自數(shù)控技術(shù)以來(lái)的又一次革命,尤其對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。它是一項(xiàng)集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù),其突出特點(diǎn)就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品,而不需要任何工裝夾具,面迭加形成三維實(shí)體。
RPM技術(shù)與RMT技術(shù)的結(jié)合,將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合,為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用RPM/RMT技術(shù)從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成,僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右,因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國(guó)DTM公司的Rapid Tool專(zhuān)利技術(shù),它能在5~10天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模,可注塑零件5萬(wàn)件以上,屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。
(3)高速銑削技術(shù)
高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用*多的一種工藝技術(shù),是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高(為普遍銑削加工的5~10倍)及可加工硬質(zhì)材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機(jī)床(HSM)一般主要用于大、中型模具加工,如汽車(chē)覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。國(guó)外高速加工機(jī)床主軸*高轉(zhuǎn)速已超過(guò)100000R/min,快速進(jìn)給速度可達(dá)120m/min,加速度可達(dá)1~2g,換刀時(shí)間可提高到1~2s。
3、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化
專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一,國(guó)外工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家模具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已達(dá)75%以上。美、日兩國(guó)的模具廠,80%是10人以下的小工廠,90%是20人以下小而專(zhuān)的企業(yè)。一般一個(gè)模具專(zhuān)業(yè)廠只生產(chǎn)1~2種模具。這種專(zhuān)業(yè)化小模具廠易于管理,反應(yīng)靈活,易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率,有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的基本前提,能系統(tǒng)提高整個(gè)模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益,是機(jī)械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國(guó)外企業(yè)都極為重視模具的標(biāo)準(zhǔn)化,我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不足30%,而且標(biāo)準(zhǔn)品種少、質(zhì)量低、交貨期長(zhǎng),嚴(yán)重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮,需大力制訂標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。
總之,隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類(lèi)產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化,模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展,模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度,供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因此,在模具設(shè)計(jì)與制造中,采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè),更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)的必由之路。