斜楔式冲孔模设计【优秀毕业课程设计】

I 斜楔式冲孔模设计 摘 要 模具工业是现代工业的基础产业，是我国现代工业的基础产业之一，对我国国民经济的持续快速健康发展起着支柱的作用。发展世界领先的模具加工制造技术和扩大模具工业的规模经济效益已经成为我国发展现代工业的一个推动点之一。模具工业在现代市场经济中的作用日益受到了人们的广泛关注，越来越多的行业都日益把业务延伸到模具上来。例如现代经济中的汽车、飞机、高速列车制造、建筑设备、电器、五金等各类各行业几乎都相应地派生出了自己专门的模具生产部门，建立了相应的行业模具生产制造基地。模具工业对国民经济和社会的 发展，起着越来越重要的作用。 随着美国次贷危机引起的经济危机后的经济的日渐复苏，国际国内市场的日益好转及市场对模具需求的进一步扩大，模具工业进入快速发展的阶段，市场将会进一步的拓展，模具生产制造规模和从业人员会进一步的扩张，国际国内的企业交流合作也会不断扩大，前景一片光明。但同时随着国际市场竞争的进一步激烈，我国模具工业的发展也面临着严峻的挑战。 我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲 模以汽车覆盖件模具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。用模具生产所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工方法所不能比拟的。随着消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高的要求。 本课题设计就是在 设计过程中，通过了解和掌握冲压模具材料及斜楔式冲孔模具设计的有关知识，主要完成了模具的工作零件、定位零件、导向零件和装配零件的设计，并利用 过程的设计。 在设计的过程中，掌握了冲压模具的基本设计过程和设计要领，并了解了冲压模具的成型原理，及 二维图形软件的实体建模、装配建模、制图基础、工作过程图形设计等各个环节的基本操作规则及运用方法，从而可以利用软件 其它二维图形设计软件完成模具的整体设计。 关键词： 冲压模具 覆盖件 斜楔 二维图形 is is of of a s to a of s of a in of in s to of of a As by of is of of is at as of in is to a in in a by of IV of is t to be of is on D In by of of of of to In of of of D to , or D to of 2D V 目 录 摘要 I 绪论 1 1 工艺分析与方案确定 16 分析前的基础性准备 16 冲压设计的工艺分析 18 冲压模具的材料选择 18 冲压件的结构分析及模具结构的确定 18 方案的确定 19 2 冲孔模主要零部件设计 20 凸模冲头设计 20 凸模冲头的固定方式 20 凸模冲头长度的确定 20 凹模的设计 21 凹模的类型和结构形式 21 凹模外形尺寸的确定 22 凹模材料的选择 23 3 冲模结构零部件设计 25 导向零件的设计 25 模板、凸模固定板的选用 25 模座的设计和材料选用 25 凸模固定板的设计和材料选用 27 挡料、定 位和脱料装置 28 4 工艺计算 29 凹凸模冲裁间隙及凹凸模工作部分尺寸计算 29 斜楔与滑块受力分析 30 斜楔与滑块间的正压力 Q 30 滑块与下模板的垂直分力 P 30 斜楔设计 30 确定滑块移动距离 S 30 确定滑块倾角 31 斜楔机构形状的设计 31 滑块尺寸的确定 31 斜楔形状和尺寸的确定 31 滑块复位机构 31 模具工作过程 32 模具结构 32 模具结构工作过程 33 5 模具的装配 35 结论 37 致谢 38 参考文献 39 1 绪 论 模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在铸 造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会发展，起着越来越重要的作用。 模具是工业生产的基础工艺装备，模具工业是机械工业和高新技术产业的重要组成部分。 在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于模具的设计和制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等领域中尤为重要。模具制造能力的强弱和水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。它 关系着产品质量和经济效益的提高，直接影响了国民经济中许多行业的发展。模具产品的设计加工制造技术水平的高低，反映了一个国家的工业产品和技术水平的高低。 我国的冲压模技术研究 ,大约起步于 20 世纪 60 年代。经过近 50 多年的发展 ,技术水准有了较大的进步。特别是近 10 年来技术水准有了很大的提高 ,大型、精密、复杂、高效、长寿命模具有了新的突破。特别是摩托车、汽车行业的快速发展 ,推动了冲压模技术和冲压模具生产快速发展。目前 ,汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体、机油滤清器座、摩托车发动机缸体、箱体、制动器、轮毂等铝合 金冲压模具 ,化油器合金冲压模具 ,自动扶梯冲压模等 ,我国均能自主生产 ,使汽车、摩托车上铝合金、锌合金配套件的冲压模大部分实现了国产化。在模具设计方面 ,较多的模具制造企业采用了 术 ,使得模具设计周期有了较大程度的缩短。同时在设计上注意到了如何解决冲压模具的热平衡问题 ,合理地确定模具的浇注系统、冷却系统、排溢系统以及从冲压工艺方面考虑抽芯问题及二次增压结构 ,总体水平有了较大的提高 ,但其功能应用还不够充分 ,特别是 术还未得到广泛应用。 模具工业直接为高 2 新技术产业化服务，模具工业自身又大量采用 高新技术，如 工艺、新材料、各类先进制造技术及装备等，模具工业已成为高新技术产业的组成部分。高新技术的产业化离不开模具；模具生产技术水平的提高也离不开高新技术的产业化。作为工业生产基础工艺装备的模具，以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材，是一般机械加工不可比拟的，越来越引起国家各产业部门的重视。国外将模具比喻为 “ 金钥匙 ” 、 “ 金属加工帝皇 ”“ 进入富裕社会的原动力 ” 。 在制造方面 ,采用了部分高精设备 ,如加工中心、数控铣、电脉冲、线切割 ,使得加工精度有了较 大的提升。但所使用的设备绝大部分还属传统的通用设备 ,精度较差、效率低、稳定性差。在模具的热处理方面 :成形淬火及真空淬火已得到了较好的应用 ,传统的热处理技术 调质、氮化已基本被淘汰。但成形淬火及真空淬火工艺还不太成熟 ,冲压模具热处理变形、模具早期龟裂及模具寿命不长等问题还有待进一步探讨。 20 世纪 80 年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的 重视和关注。 “ 模具是工业生产的基础工艺装备 ” 已经取得了共识。目前，中国有17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其他各类模具约占 11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发 。 中国塑料模工业从起步上个世纪 60 年代，直到到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 122屏幕彩电塑壳注射模具、 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进 3 步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作 出了贡献。进入 21 世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在加入 后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。 随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，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，模具制造技术现已成为衡量一国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。 目前，我国的模具技术有 了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外， 术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。 但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在： 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加 快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到 70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外， 4 设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，模具的商品化程度低，而国外 70以上都是专业模具厂，且走的是 “ 小而精 ” 的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。 产品水平：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项 指标与国外相比的差距都十分明显。 此外，模具工业的整体装备水平也存在相对落后，利用率低的现象。高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。 针对不足和模具市场巨大的潜力，国家制定了模具行业的 “ 十五 ” 发展规划。一方面要继续推广新技术的应用，提高大型、精密、复杂模具的制造水平；另一方面要针对不同模具市场的需求，有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升，重点、骨干企业可以达到 50%。 2003 年是 “ 十五 ” 关键的一年，如果做不到 60%任务的完成，那么计划就会失败，而模具失败了，对整个工业都会 有影响。 近年来，外企进入中国加剧了竞争，也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展，未来一年中，行业协会也将加强模具企业间的组织和协调，制定合理的价格水平。同时，研究国际模具价格水平，以对行业进行指导和信息沟通。 近年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 陆续开始使用 国际通用软件，个别厂家还引进了 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 5 件，华中科技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 件，上海交通大学模具 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 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； 术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等 。 下面再看一下目前国外和我国港澳台地区模具工业的发展状况 ， 根据国际专用工具协会和亚洲模具协 会联盟的综合估计，全球的主要模具生产国家和地区如下： （ 1） 日、美、德、法等工业发达国家。它们发展速度快，市场规模大，内需充足，较高，具备开发各种模具的能力。 （ 2） 发展中国家地区。包括韩国、新加坡、马来西亚、葡萄牙等国家和中国台湾、香港地区。属出口导向型，发展模式大致为由传统劳动密集产业开始从事工业化生产，渐渐步入技术密集和资本密集产业的出口，模具工业已由初期的低精密度向较高精密度发展。 （ 3） 经济发展迅速的大国。如中国大陆、印度等。其人口众多，长期重视基础工业发展，模具工业技术主要集中 在少数大型国有企业。我国自实行改革开放以来，经济发展迅速，带动模具工业迅速发展。 下面分别介绍一些国家和地区模具的发展情况。 （ 1） 日本 。 根据日本金型工业协会估计， 1995 年日本的模具产值约为 15866 亿日 元，较上一年增长了 。与其它产业相似，其模具行业在 1991 年发展到高峰后开始跌落，一直到 1995 年才有所回升，主要原因是 1995 年日本各大汽车厂将各类型车逐渐淘汰，由此对模具需求迫切。 日本为全球第一大模具出口国， 1991 年起其模具出口额超过 20 亿美元， 1995年为 日元 (约合 28 亿美元 )，约占产值的 1995 出口规模较大的原因在于： 模具技术较高，质量良好，精密度符合各类客户需求。 企业的海外投资很多，各海外工厂习惯于使用日本制造的模具。 6 按时交货且交货期短是日本模具的一大特色。 （ 2） 澳大利亚 。澳大利亚的模具生产能力较强，达到了国际一流水平，它将高新技术应用于模具设计和制造中。 体化技术被广泛应用。它显示了用信息技术带动模具工业发展的优越性。澳大利亚塑料模具设计制造已普遍应用了 体化技术。在 用方面，己经甩掉了图板，二维 广泛应用，三维的使用目前已达到了 60， E， 设计软件应用得很普遍，而且采用 络联系到高精度和高效率加工中心。应用这些软件不仅可完成二维设计，同时可获得三维模型，为 程和 集成提供了保证。应用三维设计，还可以在设计时进行装配干涉检查，保证设计和工艺的合理性。 企业规模。澳大利亚汽车模具企业规模不大，职工多在 40，最大的只有450 人 (制作模具的人数为 68 人，其它人员做产品零件 )。多机床管理和一专多能、一人多职普遍被模具厂采用，其车间机床很多但工人不多，多台数控机床在工作，但只有一个工人管理。 实行 理模式。澳大利亚的模具企业都是根据市场需要发展起来的，都有一套适应市场需要的科学的、严格的管理方法，从生产计划、工艺制定到作业流程控制、库存、统计等方面普遍使用了计算机化管理。在生产现场数据采集和统计都使用了条形码技术，有些公司还应用了集成化管理，在公司内部，设计、工艺、生产部通过计算机网络 享信息。在生产车间，制品、外购件 和生产作业地干净整洁有条不紊，生产基本实现了零库存，做到了准时生产 ( 专业化生产和社会协作。为了在市场竞争中生存发展，每个模具企业都有自己的特色产品，都有自己的技术优势，必须采用专业化生产方式，不能什么模具都制造。例如， 司在澳大利亚是一个较大的模具制造公司，主要做一些大型模具，拥有日本产 控铣床 3 台，大型电加工设备。但生产重点放在模具开发和制造及装配调试工作上，做许多机械零件加工外协。 模具标准化程度较高。模具标准件可以在市场上采购，许多模具企业进行模具零件的粗 加工，半精加工也由相对固定的协作厂家完成，模具冲压件由固定铸造 7 厂粗加工后再送往协作厂进行半精加工。塑料模具用的钢材在钢厂进行粗加工作为标准模块运到模具厂，模具厂的热流道、定位、导向、斜楔、气动等都是标准件，由专业厂供给，这样大大地缩短了模具产品的制造周期。 （ 3） 葡萄牙 。模具工业是葡萄牙颇具国际竞争力的重要出口产业，生产规模在1995 年己达 美元，制造厂家约 250 家，从业人员约 7500 人。但大部分为中小企业，每个工厂平均员工为 30 人。 由于地理因素及文化背景优势，葡萄牙的模具在美洲市场 上广为各大公司认同，近年来葡萄牙人又加强了对欧盟市场的拓展，使其逐渐成为世界模具市场上一个强有力竞争者。 目前，葡萄牙的模具生产重心为塑料模具，占国内模具总产值的 80以上。模具行业已普遍使用 术，并采用 精密加工机械，全行业用于研究开发及新设备的占全年产值的 10，超过大部分主要竞争对手。葡萄牙的模具外销比例达 85， 1995 年出口增长为 接近 2 亿美元，进口额为 3431 万美元。美、加曾为其最大出口市场。 1986 年葡萄牙加入欧盟后，市场重心转移到欧洲，美国和加拿大所占市 场份额从 1985 年的 65降低到目前的 30。 （ 4） 中国台湾。 中国台湾的模具工业具有相当的规模和水平， 1998 年模具产值曾达到 美元。近几年因中国台湾经济衰退，中国台湾的模具产值连续下降，1999 年降低到 美元， 2000 年又降到 美元，两年共下降了 中国台湾模具出口占模具总产值的 30左右，中国大陆是中国台湾模具销售的主要市场之 。 各类模具在中国台湾模具产值中所占的比例为：塑料模具占 45，冲压模具占36，冲压模具占 8，锻造模具占 3，其它模具占 8 。中国台湾模具企业有以下特点： 模具生产效率高、工期短、人均产值高。 专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。 模具企业带件生产比较普遍，有利于企业的发展。 紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市场。 高速切削加工技术应用广泛 2 。 8 目前我国模具行业存在的问题及与国外的差距 : （ 1） 产需矛盾。我国工业的高速发展 ,使产品更新换代速度越来越快 ,对冲压模具的要求越来越高。但冲压模具企业专业化、标准化程度低 ,除采购少量的标准件外 ,绝大部分 工作都由模具制造厂完成 ,加之大部分模具制造企业管理由于体制上的约束 ,模具制造周期长 ,不能适应市场的要求。其次 ,设计及工艺技术较落后 ,如术应用不普遍 ,设备数控化程度低 ,造成生产效率低 ,制造周期长 ,也不能满足市场的需求另外 ,由于技术水准相对落后 ,冲压模具材质较差 ,加之加工设备精度差 ,导致生产出的冲压模具总体水平较低 ,造成高精、大型、复杂、高效、长寿命模具主要依靠进口 ,国内冲压模制造企业只能在中、低档水平竞争的局面。 （ 2） 产品水平。 衡量模具产品水平 ,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙 度、模具的复杂程度、使用寿命和制造周期等。就目前而言 ,国内冲压模具与国外相比还存在着相当大的差距。 当前 ,我国工业生产的特点是 :产品品种多、更新速度快和市场竞争激烈。在此情况下 ,用户对模具制造的要求是 :交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低。因此 ,冲压模技术的发展趋势很明显。 （ 1） 模具产品向大型化、精密化发展，目前国内冲压模企业主要以生产中、低档模具为主 ,大型、精密、高效、长寿命模具主要依靠进口。因此冲压模向大型、精密化发展是必然趋势。 （ 2） 提高冲压模具标准件的应用程度使用模具标准件不仅 能缩短模具制造周期 ,而且能提高模具质量、降低制造成本。为此 ,首先要制定统一的国家标准 ,严格按照标准生产。其次 ,要逐步形成规模生产 ,提高标准件的质量 ,降低制造成本。再次 ,要进一步增加标准件规格、品种 ,发展和完善销售网络 ,保证供货速度。在这方面 ,德、意、日等国已远远走在我们前面。 （ 3） 优质冲压模具材料的使用和先进热处理技术将受到重视在整副模具的价格构成中 ,材料所占比重约占 1/3 。使用优质热作模具钢 ,制作高档次模具产品 ,提升模具使用寿命和质量显得尤为重要。目前 ,我国热作模具钢材在钢的纯净度、等向性、致密性和 均匀性方面还有待于提高 ,目前 ,较高档次模具材料主要采用瑞典 8407 、奥地利 日本 8 德国 344M 等材料。我国上钢五厂生产的 9 但其应用还有待于进一步推广。热处理技术方面 :真空淬火可以防止加热氧化和不脱碳、脱气或除气 ,清除氢脆 ,提高材料塑性、韧性和疲劳强度 ;加热缓慢 ,零件内升温差小 ,零件的变形小 ,表面热处理除完善、普及常用的表面处理方法 (即 :渗碳和渗氮处理 ) 外 ,硬化膜沉积技术及预硬材料技术也是发展的一个方向。 （ 4） 高速铣 削加工将得到广泛应用。目前 ,国内模具制造所使用的铣削方法主要是采用每分钟数千转的大力铣 ,少部分采用 10000 20000r/近来国外的高速铣主轴转速可达 40000 100000r/速进给速度可达 30 40m/换刀时间可达 1 3s。加工工件温升小 (约 3 ) ,变形小 ,这样大大提高了加工效率 (可提高 6 8倍 ) ,并可获得 10 m 的表面粗糙度 ,形状精度可达 10 m。 （ 5） 术将得到广泛应用。新一代模具软件建立在从 模具设计实践中归纳总结出的大量知识上 ,这些知识包括设计、仿真、加工工艺、检测分析等方面 ,经过系统化和科学化的整理 ,以特定形式存储在工程知识库中 ,并能方便地被模块所调用。在智能软件的支持下 ,模具 而是在先进理论指导下 ,充分运用本领域专家丰富的知识和成功的经验 ,它以立体思想、直观的感觉来设计模具的结构 ,在三维特征下造型 ,进行成形过程模拟 ,数控过程仿真、生产组织、检测和管理方面高度集成化 ,所生成的三维结构能方便地用于模具的可制造性评价和数控加工。特别是 可大大提高 模具质量 , 优化产品生产的工艺性。因此 技术的应用 ,将为冲压模行业的发展带来又一次革命。 （ 6） 模具研磨抛光向自动化和智慧化方向发展。模具表面的精加工是模具加工中至今未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用命、制件外观均有较大的影响。我国目前的仍以手工研磨抛光为主 ,不仅效率低、劳动强度大 ,且质量不稳定 ,制约了我国冲压模具制造水平的提高。因此 ,研究抛光的自动化、智慧化是一个重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机 ,可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化。另外 ,由于冲压模具型腔形状 较复杂 ,任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。因此 ,特种研磨抛光 (如挤压珩磨、电化学抛光、超声波抛光、激光抛光以及复合抛光工艺与设备 ) 是研磨抛光发展的一个方向。 10 （ 7） 快速原型制造技术 (得到更好的应用。快速原型制造技术是计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的 ,是一种基于离散，堆积成形思想 ,根据零件的 快速自动完成复杂三维实体的制造技术。它通过立体光固化(迭层实体制造 (光选区烧结 (三维打印 (3熔融沉积成形(方法得到制件原型 ,然 后通过传统的快速制模方法 (如精铸、粉末冶金、电铸和喷涂等 ) 获得金属模具 ,此方法获得的冲压模具 ,主要用于新品开发的设计验证、功能验证、可制造性、可装配性验证等。在用于压力铸造方面还有待于进一步的探讨 14 。 我国的工业经济，已经到了大批量规模经济和小批量多品种经济同时发展的时期。大批量生产和小批量多品种生产对模具的要求虽然有所不同，但就其对模具的依赖性来说，则是大同小异。经济发展较快的时期，产品畅销，自然要求模具的发展能跟上，而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想 方设法开发新产品。这同样会给模具带来强劲的需求。因此，模具市场的发展趋势，就总体而言，应该是平稳向上的。鉴于此，国内行家都称“现代模具工业是不衰亡工业 ” 。 我国的模具市场销售逐年稳步发展。从 1988年模具的产值约 30亿元 发展 到 1993年的约 110亿元，再发展到 1997年的 200亿元左右，基本上是以每年 10 的速度递增，没有大起大落。在这个总量中，自产自用一直占多数。但随着模具专业化生产的发展和市场经济的不断开拓，进入社会作为商品流通的模具比例逐年提高，使市场销售结构也发生了相应变化。 1999年中国 大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330亿元，今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。汽车、摩托车行业的发展将会大大推动模具工业的高速增长，特别是汽车覆盖件模具、塑料模具和压铸模具的发展。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量已超过 3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了 1000万台。家用电器行业的发展对模具的需求量也将会很大。其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需 求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。近年来，中国模具市场对精密、大型、复杂型、长寿命模具的需求量有所增长，预计到 2010年，国内模具市场需求量将在 1200亿元人民币左右。综合媒 11 体 2008年 6月 4日报道，中国模具协会企业年报显示：近年来，中国模具市场对精密、大型、复杂型、长寿命模具的需求量有所增长，预计到 2010年，国内模具市场需求量将在 1200亿元人民币左右。专家分析，从 1997年开始，随着汽车、装备制造业、家用电器的高速增长，中国国内模具市场的需求开始显著增长。虽然到 2006年中国模具工 业总产值已达 516亿元，但属 “ 大路货 ” 的冲压模具、压铸模具等约占总量的80。已经进入中国的少量外资模具企业开始生产各种高精大多功能模具，但目前仍供不应求。 由于模具产品进入市场较晚，专业化和商品化程度较低，技术价值在价格上体现不够等因素，长期以来，我国模具产品的价格一直偏低。长期偏低的模具价格不利于我国模具工业的发展。近年来，模具产品市场的价格走势，排除涨价因素以外，一直在缓慢上升。其中，大型、精密、复杂和长寿命模具上升得快一些，一般中、低档模具产品价格上升得慢一些。 “ 十一五 ” 期间，中国模具业市场份额将 达 1200 亿元。虽然目前模具产业具有广阔的市场空间，但是受外资垄断挤压产业利润空间以及内资企业自身存在种种问题的困扰，产业投资风险陡然上升。模具制造是制造业的根基，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通资产品种，六到八成的零件都要依靠模具成型。2005 年中国模具市场容量已达 800 亿元左右。 “ 十一五 ” 期间，中国模具业市场份额将达 1200 亿元。虽然目前的模具产业具有广阔市场空间，但受外资垄断挤压产业利润空间以及内资企业自身存在种种问题的困扰，产业投资风险陡然上升。 “ 十五 ” 期间，我国模具企业得到快速增长 ，年均增速达 20%。 2005 年中国模具行业模具销售额 610 亿元，比上年增长 25%，加上 20 多亿美元的进口份额，中国模具市场容量已达 800 亿元左右。专家预测， “ 十一五 ” 期间，中国模具市场份额将达 1200 亿元。 近年来，国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张正如火如荼。德国海拉吉林落户；日本丰田模具天津设厂；芬兰贝尔罗斯公司投资兴建的深圳模具制造厂不久前正式投产，专为电信、保健、电子、汽车等行业提供高档模具产品。 12 外资大量独自进入，对提高我国自身的模具水平无任何帮助。外资企业拥有先进的技术和资金实力，再利用 中国的劳动力和便宜的原材料，竞争优势不言而明，其一直占领的高端模具市场中国企业更加无法进入，也就是说中资企业没有机会提升档次。中资企业最怕的是自身实力尚未增强，外资企业已对中国模具市场完成垄断。 目前，我国模具企业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。据中国模具工业协会提供的数据，我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口，模具产品的进出口逆差超过 10 多亿美元。 据不完全统计，全国目前共有生产模具的厂点约 2 万多家， 其中一半以上是自产自用的。同时，绝大部分都是小型企业，近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。主要表现在： 行业创新能力薄弱。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。高级模具钳工及企业挂管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步的步伐不大，进步不快。 业整体效 率低下。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 用覆盖率要比国外企业低得多。 由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套、设备与配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好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。 专业化、标准化、商品化程度低、协作差。模具标准化水平低，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。 13 模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品 种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相比有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 外资企业因为核心技术不愿外流，一般不选择合资。外资企业进入一般有两种模式：一是与其配套的企业（即客户）一起进入，其特点是专业为单一客户服务，模具品种同样单一；二是自己进入中国。外资模具公司投资中国，其目的是利用中国廉价的劳动力和便宜的钢材，赚取更多利润。 业内人士介绍，在国外企业中，模具车间是 “ 秘方车间 ” ，外人是不能随便靠近的。在中国设厂，外资既有资金，又有自主技术，并不需要和中国企 业合资。他们只是为了降低人工成本。而且，他们把设计依然放在国外，通过网络传到其他在中国的企业。 目前我国模具行业与国外相比，依然存在这较大的差距，主要表现在： 国内自配率不足 80%。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足 60%。 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是 “ 大而全 ” 、“ 小而全 ” 的组织形式。国外模具企业大多是 “ 小而专 ” 、 “ 小而精 ” ；我国模具自产自配比例高到 50%以上，而国外 70%以上是商品模具。国 内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有 30%左右，国外在 50%以上。 2006 年我国模具进口总额为 美元，出口总额为 美元，进出口相抵后净进口为 美元，为净进口额最大的国家。 模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。生产水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现之设计、加工、工艺装备等方面。 开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。不重视产品开发 ，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值 14 约合 2 万美元左右，而模具工业发达国家大多是 20 万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利。缺乏后劲。 模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有 45%左右。 与国际先进水平比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。 模具市场共有 6小类，其中有些产品如 粉末冶金模具等，基本上自产自配，市场上作为商品流通的很少。锻模也是以自产自配为主。铸造模具中，只有冲压模商品化程度较高。模具为各种工业产品服务，其市场分布大都随有关工业产品而分布。就模具产品市场的总体来看，其分布大致与工业分布相匹配。广东、江苏、上海、山东等工业相对集中的省市，模具市场也相对集中。浙江省的模具外供量大，是模具标准件及模具材料相对集中的一个市场。下面介绍一下部分模具产品市场分布情况。 （ 1） 冲压模具。冲压模具是 10大类模具中使用数量最大的一种，分布极为广泛。上万个生产企业中，很难判别各家的市 场分布。冲压模具中精度最高的当数多任务位级进模，这类模具的制造厂家不多，但都具有精良的设备。 （ 2） 汽车覆盖件模具。一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、成都成飞汽车模具中心和天津汽车模具有限公司是我国的四大汽车覆盖件模具生产企业，市场占有率排行在前，已得到了行业公认。哈尔滨哈飞模夹具制造厂、南京跃进汽车集团公司工具公司、山西冲压厂、华北模具厂和河北兴林集团等汽车覆盖件的年销售额均己超过 1000万元，有一定的市场占有率。 （ 3） 塑料模具。塑料模具的种类繁多，以大型注塑模具来说，年销售量达 2000万 元以上的有浙江模具厂、科龙模具有限公司、青岛海尔模具公司和浙江黄岩模具二厂等。以省市来说，广东和浙江等省的塑