自改革开放以来,国家经济迅猛提升,市场对模具的需求持续攀升。近些年,模具行业增长势头强劲,年均增幅大约达到百分之十五。同时,该领域的企业构成也经历了深刻变革,国有专业制造单位之外,集体经营、合资公司、外商独资及私营企业均呈现快速发展的态势。浙江宁波和黄岩地方以模具产业闻名;广东部分大型企业集团及新兴的乡镇公司,如科龙、美的、康佳等,均设有专属模具生产部门;目前中外合资和外商独立创办的模具公司已累计达数千家。
近些年,众多模具公司显著增强了在技术提升方面的资金投入,并且把技术提升当作公司成长的关键因素。部分国内模具公司已广泛采用二维计算机辅助设计,同时逐步运用了UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS这类全球通行的软件,少数企业还引入了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris以及MAGMASOFT这些计算机辅助工程软件,并且已将这些工具成功运用于冲压模具的设计环节。
大型冲压模具的制造水平已获得显著提升,其中汽车覆盖件模具是典型代表,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等制造企业已经能够生产部分轿车覆盖件模具,同时还有众多研究机构及高等院校在进行模具技术的探索与进步。长期奋斗下来,于模具的计算机辅助设计、分析及制造领域获得了突破性发展;对提升模具的精良程度和压缩模具的构思到生产所需时间都起到了积极作用。
吉林大学汽车覆盖件成型技术研究机构单独研发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实验基地研制的注塑模、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国家工程基地研制的冷冲模和精冲研究中心研制的冷冲模和精冲模CAD软件等,在国内模具制造领域有不少使用者。
中国模具产业在最近十余年里实现了显著进步,不过不少领域同制造业领先国家相比还存在明显不足。比如,高精度制造机器在整体模具设备中的占比偏低,计算机辅助设计分析制造等技术的应用程度不高,先进模具工艺的推广范围有限,这些因素造成部分大型精密复杂耐用模具需要从国外采购。
未来冲压模具制造技术发展趋势
模具制造领域的进步需满足制品“交付速度快”、“精度要求严”、“品质要过硬”、“成本需控制”这几个标准。要实现这个目标,必须着力推进以下几个方面:
(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具设计制造的未来趋势在于CAD/CAM/CAE技术,借助微机软件的持续演进,推广该技术的环境已具备,众多公司会增强对CAD/CAM的培训支持,同时拓展CAE技术的使用领域。计算机与网络的进步,让CAD/CAM/CAE技术能够在不同地区、不同公司、不同研究机构间广泛传播,促成技术资源的再次组合,从而使得虚拟化生产得以实现。
(2)高速铣削加工
海外近些年兴起的高速切削工艺,显著提升了作业速率,同时能达成非常理想的工件表面质量。这种工艺还能处理硬度较高的材料,并且具备升温少、热变形轻微等好处。高速切削工艺的进步,为汽车、家电行业的大型空腔模具生产带来了新的发展机遇。现阶段,该技术正朝着更加灵活高效、智能驱动、整体融合的方向持续演进。
(3)模具扫描及数字化系统
高速扫描设备和模具测量系统涵盖了从原型或实物采集数据到制作所需模型的全部流程,显著减少了模具的研发生产时间,部分高效的扫描装置能够迅速部署在现有的数控机床和加工单元上,完成快速信息获取,自动编制适用于各类数控系统的指令文件以及多种规格的计算机辅助设计数据,这些功能为模具行业的逆向工艺提供了有力支持。该设备已在车辆制造、两轮车生产、家庭用品制造等众多领域展现出显著成效,预计在下一阶段将取得更卓越的贡献。
(4)电火花铣削加工
电火花铣削加工技术又名电火花创成加工技术,属于一种革新工艺,用以取代传统通过成型电极加工型腔的方式,采用高速旋转的简易管状电极进行三维或二维轮廓加工,其操作方式类似于数控铣削,因此无需再制作复杂的成型电极,这无疑标志着电火花成形加工领域的重大突破,国外已有机床采用该技术进行模具加工,预计这一技术将迎来进一步发展。
(5)提高模具标准化程度
我国模具规范化水平持续增强,推测国内模具通用部件的应用比例大概在三分之一上下,而海外进步国家通常能达到八成左右。
(6)优质材料及先进表面处理技术
提升模具使用期限,务必选用上乘钢材,并配合恰当的表面处理工艺,此举措至关重要。模具热处理与表面处理,是决定模具钢材特性能否充分展现的核心步骤。模具热处理领域,未来趋势是采用真空热处理方式。模具表面处理方面,除要健全,还需发展工艺精湛的气相沉积(如TiN、TiC等)、等离子喷涂等先进技术。
(7)模具研磨抛光将自动化、智能化
模具表面的优劣,关乎模具的耐用程度,也关系到成品的最终观感,因此提升模具表面品质至关重要,当前业界正积极探索,采用自动化和智能化的打磨与抛光技术,以此取代传统的人工方式,这代表了未来重要的进步方向。
(8)模具自动加工系统的发展
这是国家长远建设的方向。模具自动加工系统需要整合多台设备,实现优化配置;配备能够精确引导的辅助装置或基准平台;建立完备的机具与刀具数字化资源库;构建全面的数控协同作业网络;设置精密的质量检测与调控机制。