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I 斜楔式?jīng)_孔模設計 摘 要 模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎產(chǎn)業(yè)，是我國現(xiàn)代工業(yè)的基礎產(chǎn)業(yè)之一，對我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速健康發(fā)展起著支柱的作用。發(fā)展世界領先的模具加工制造技術和擴大模具工業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟效益已經(jīng)成為我國發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)的一個推動點之一。模具工業(yè)在現(xiàn)代市場經(jīng)濟中的作用日益受到了人們的廣泛關注，越來越多的行業(yè)都日益把業(yè)務延伸到模具上來。例如現(xiàn)代經(jīng)濟中的汽車、飛機、高速列車制造、建筑設備、電器、五金等各類各行業(yè)幾乎都相應地派生出了自己專門的模具生產(chǎn)部門，建立了相應的行業(yè)模具生產(chǎn)制造基地。模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會的 發(fā)展，起著越來越重要的作用。 隨著美國次貸危機引起的經(jīng)濟危機后的經(jīng)濟的日漸復蘇，國際國內(nèi)市場的日益好轉(zhuǎn)及市場對模具需求的進一步擴大，模具工業(yè)進入快速發(fā)展的階段，市場將會進一步的拓展，模具生產(chǎn)制造規(guī)模和從業(yè)人員會進一步的擴張，國際國內(nèi)的企業(yè)交流合作也會不斷擴大，前景一片光明。但同時隨著國際市場競爭的進一步激烈，我國模具工業(yè)的發(fā)展也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀，近幾年來我國模具技術有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。大型復雜沖 模以汽車覆蓋件模具為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。用模具生產(chǎn)所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工方法所不能比擬的。隨著消費結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快升級，必將對先進模具制造技術和先進生產(chǎn)裝備提出更高的要求。 本課題設計就是在 設計過程中，通過了解和掌握沖壓模具材料及斜楔式?jīng)_孔模具設計的有關知識，主要完成了模具的工作零件、定位零件、導向零件和裝配零件的設計，并利用 過程的設計。 在設計的過程中，掌握了沖壓模具的基本設計過程和設計要領，并了解了沖壓模具的成型原理，及 二維圖形軟件的實體建模、裝配建模、制圖基礎、工作過程圖形設計等各個環(huán)節(jié)的基本操作規(guī)則及運用方法，從而可以利用軟件 其它二維圖形設計軟件完成模具的整體設計。 關鍵詞： 沖壓模具 覆蓋件 斜楔 二維圖形 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 錄 摘要……………………………………………………………………………………… I …………………………………………………………………………… Ⅲ 緒論……………………………………………………………………………………… 1 1 工藝分析與方案確定………………………………………… …………………… 16 分析前的基礎性準備??????????????????????? 16 沖壓設計的工藝分析??????????????????????? 18 沖壓模具的材料選擇??????????????????????? 18 沖壓件的結(jié)構(gòu)分析及模具結(jié)構(gòu)的確定???????????????? 18 方案的確定??????????????????????????? 19 2 沖孔模主要零部件設計…………………………………………………………… 20 凸模沖頭設計??????????????????????????? 20 凸模沖頭的固定方式??????????????????????? 20 凸模沖頭長度的確定??????????????????????? 20 凹模的設計???????????????????????????? 21 凹模的類型和結(jié)構(gòu)形式?????????????????????? 21 凹模外形尺寸的確定??????????????????????? 22 凹模材料的選擇????????????????????????? 23 3 沖模結(jié)構(gòu)零部件設計……………………………………………………………… 25 導向零件的設計?????????????????????????? 25 模板、凸模固定板的選用?????????????????????? 25 模座的設計和材料選用????????????????????? 25 凸模固定板的設計和材料選用??????????????????? 27 擋料、定 位和脫料裝置??????????????????????? 28 4 工藝計算…………………………………………………………………………… 29 凹凸模沖裁間隙及凹凸模工作部分尺寸計算?????????????? 29 斜楔與滑塊受力分析???????????????????????? 30 斜楔與滑塊間的正壓力 Q????????????????????? 30 滑塊與下模板的垂直分力 P???????????????????? 30 斜楔設計????????? ???????????????????? 30 確定滑塊移動距離 S??????????????????????? 30 確定滑塊傾角?????????????????????????? 31 斜楔機構(gòu)形狀的設計???????????????????????? 31 滑塊尺寸的確定????????????????????????? 31 斜楔形狀和尺寸的確定?????????????????????? 31 滑塊復位機構(gòu)????????????? ?????????????? 31 模具工作過程??????????????????????????? 32 模具結(jié)構(gòu)???????????????????????????? 32 模具結(jié)構(gòu)工作過程???????????????????????? 33 5 模具的裝配………………………………………………………………………… 35 結(jié)論……………………………………………………………………………………… 37 致謝……………………………………………………………………………………… 38 參考文獻………………………………………………………………………………… 39 1 緒 論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域，其技術水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)省能源和原材料等一系列優(yōu)點，在鑄 造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛的應用，成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，起著越來越重要的作用。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，模具工業(yè)是機械工業(yè)和高新技術產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。 在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟中一個非常重要的行業(yè)。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴于模具的設計和制造技術，特別是在汽車、輕工、電子和航天等領域中尤為重要。模具制造能力的強弱和水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。它 關系著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高，直接影響了國民經(jīng)濟中許多行業(yè)的發(fā)展。模具產(chǎn)品的設計加工制造技術水平的高低，反映了一個國家的工業(yè)產(chǎn)品和技術水平的高低。 我國的沖壓模技術研究 ,大約起步于 20 世紀 60 年代。經(jīng)過近 50 多年的發(fā)展 ,技術水準有了較大的進步。特別是近 10 年來技術水準有了很大的提高 ,大型、精密、復雜、高效、長壽命模具有了新的突破。特別是摩托車、汽車行業(yè)的快速發(fā)展 ,推動了沖壓模技術和沖壓模具生產(chǎn)快速發(fā)展。目前 ,汽車發(fā)動機缸罩、蓋板、變速器殼體、機油濾清器座、摩托車發(fā)動機缸體、箱體、制動器、輪轂等鋁合 金沖壓模具 ,化油器合金沖壓模具 ,自動扶梯沖壓模等 ,我國均能自主生產(chǎn) ,使汽車、摩托車上鋁合金、鋅合金配套件的沖壓模大部分實現(xiàn)了國產(chǎn)化。在模具設計方面 ,較多的模具制造企業(yè)采用了 術 ,使得模具設計周期有了較大程度的縮短。同時在設計上注意到了如何解決沖壓模具的熱平衡問題 ,合理地確定模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)以及從沖壓工藝方面考慮抽芯問題及二次增壓結(jié)構(gòu) ,總體水平有了較大的提高 ,但其功能應用還不夠充分 ,特別是 術還未得到廣泛應用。 模具工業(yè)直接為高 2 新技術產(chǎn)業(yè)化服務，模具工業(yè)自身又大量采用 高新技術，如 工藝、新材料、各類先進制造技術及裝備等，模具工業(yè)已成為高新技術產(chǎn)業(yè)的組成部分。高新技術的產(chǎn)業(yè)化離不開模具；模具生產(chǎn)技術水平的提高也離不開高新技術的產(chǎn)業(yè)化。作為工業(yè)生產(chǎn)基礎工藝裝備的模具，以其生產(chǎn)制件所表現(xiàn)的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材，是一般機械加工不可比擬的，越來越引起國家各產(chǎn)業(yè)部門的重視。國外將模具比喻為 “ 金鑰匙 ” 、 “ 金屬加工帝皇 ”“ 進入富裕社會的原動力 ” 。 在制造方面 ,采用了部分高精設備 ,如加工中心、數(shù)控銑、電脈沖、線切割 ,使得加工精度有了較 大的提升。但所使用的設備絕大部分還屬傳統(tǒng)的通用設備 ,精度較差、效率低、穩(wěn)定性差。在模具的熱處理方面 :成形淬火及真空淬火已得到了較好的應用 ,傳統(tǒng)的熱處理技術 —— 調(diào)質(zhì)、氮化已基本被淘汰。但成形淬火及真空淬火工藝還不太成熟 ,沖壓模具熱處理變形、模具早期龜裂及模具壽命不長等問題還有待進一步探討。 20 世紀 80 年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的 重視和關注。 “ 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備 ” 已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā) 。 中國塑料模工業(yè)從起步上個世紀 60 年代，直到到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 122屏幕彩電塑殼注射模具、 容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進 3 步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作 出了貢獻。進入 21 世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入 后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的 所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的 “ 模具之鄉(xiāng) ” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一。 目前，我國的模具技術有 了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術日漸成熟，氣體輔助注射技術開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外， 術得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。 但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加 快，對模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達到 70％左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標準化程度低，生產(chǎn)周期長。另外， 4 設計和制造工藝水平還不能完全適應發(fā)展的需要。 企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國外 70％以上都是專業(yè)模具廠，且走的是 “ 小而精 ” 的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益俱佳。 產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項 指標與國外相比的差距都十分明顯。 此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。 針對不足和模具市場巨大的潛力，國家制定了模具行業(yè)的 “ 十五 ” 發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術的應用，提高大型、精密、復雜模具的制造水平；另一方面要針對不同模具市場的需求，有針對性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實力有進一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達到 50%。 2003 年是 “ 十五 ” 關鍵的一年，如果做不到 60%任務的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會 有影響。 近年來，外企進入中國加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免因為暫時的利益而損失長遠和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會也將加強模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導和信息溝通。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 陸續(xù)開始使用 國際通用軟件，個別廠家還引進了 件，并成功應用于沖壓模的設計中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具術方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 5 件，華中科技大學模具技術國家重 點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模 件，上海交通大學模具 家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低； 術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等 。 下面再看一下目前國外和我國港澳臺地區(qū)模具工業(yè)的發(fā)展狀況 ， 根據(jù)國際專用工具協(xié)會和亞洲模具協(xié) 會聯(lián)盟的綜合估計，全球的主要模具生產(chǎn)國家和地區(qū)如下： （ 1） 日、美、德、法等工業(yè)發(fā)達國家。它們發(fā)展速度快，市場規(guī)模大，內(nèi)需充足，較高，具備開發(fā)各種模具的能力。 （ 2） 發(fā)展中國家地區(qū)。包括韓國、新加坡、馬來西亞、葡萄牙等國家和中國臺灣、香港地區(qū)。屬出口導向型，發(fā)展模式大致為由傳統(tǒng)勞動密集產(chǎn)業(yè)開始從事工業(yè)化生產(chǎn)，漸漸步入技術密集和資本密集產(chǎn)業(yè)的出口，模具工業(yè)已由初期的低精密度向較高精密度發(fā)展。 （ 3） 經(jīng)濟發(fā)展迅速的大國。如中國大陸、印度等。其人口眾多，長期重視基礎工業(yè)發(fā)展，模具工業(yè)技術主要集中 在少數(shù)大型國有企業(yè)。我國自實行改革開放以來，經(jīng)濟發(fā)展迅速，帶動模具工業(yè)迅速發(fā)展。 下面分別介紹一些國家和地區(qū)模具的發(fā)展情況。 （ 1） 日本 。 根據(jù)日本金型工業(yè)協(xié)會估計， 1995 年日本的模具產(chǎn)值約為 15866 億日 元，較上一年增長了 。與其它產(chǎn)業(yè)相似，其模具行業(yè)在 1991 年發(fā)展到高峰后開始跌落，一直到 1995 年才有所回升，主要原因是 1995 年日本各大汽車廠將各類型車逐漸淘汰，由此對模具需求迫切。 日本為全球第一大模具出口國， 1991 年起其模具出口額超過 20 億美元， 1995年為 日元 (約合 28 億美元 )，約占產(chǎn)值的 1995 出口規(guī)模較大的原因在于： ①模具技術較高，質(zhì)量良好，精密度符合各類客戶需求。 ②企業(yè)的海外投資很多，各海外工廠習慣于使用日本制造的模具。 6 ③按時交貨且交貨期短是日本模具的一大特色。 （ 2） 澳大利亞 。澳大利亞的模具生產(chǎn)能力較強，達到了國際一流水平，它將高新技術應用于模具設計和制造中。 ① 體化技術被廣泛應用。它顯示了用信息技術帶動模具工業(yè)發(fā)展的優(yōu)越性。澳大利亞塑料模具設計制造已普遍應用了 體化技術。在 用方面，己經(jīng)甩掉了圖板，二維 廣泛應用，三維的使用目前已達到了 60％， E， 設計軟件應用得很普遍，而且采用 絡聯(lián)系到高精度和高效率加工中心。應用這些軟件不僅可完成二維設計，同時可獲得三維模型，為 程和 集成提供了保證。應用三維設計，還可以在設計時進行裝配干涉檢查，保證設計和工藝的合理性。 ②企業(yè)規(guī)模。澳大利亞汽車模具企業(yè)規(guī)模不大，職工多在 40，最大的只有450 人 (制作模具的人數(shù)為 68 人，其它人員做產(chǎn)品零件 )。多機床管理和一專多能、一人多職普遍被模具廠采用，其車間機床很多但工人不多，多臺數(shù)控機床在工作，但只有一個工人管理。 ③實行 理模式。澳大利亞的模具企業(yè)都是根據(jù)市場需要發(fā)展起來的，都有一套適應市場需要的科學的、嚴格的管理方法，從生產(chǎn)計劃、工藝制定到作業(yè)流程控制、庫存、統(tǒng)計等方面普遍使用了計算機化管理。在生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計都使用了條形碼技術，有些公司還應用了集成化管理，在公司內(nèi)部，設計、工藝、生產(chǎn)部通過計算機網(wǎng)絡 享信息。在生產(chǎn)車間，制品、外購件 和生產(chǎn)作業(yè)地干凈整潔有條不紊，生產(chǎn)基本實現(xiàn)了零庫存，做到了準時生產(chǎn) ( ④專業(yè)化生產(chǎn)和社會協(xié)作。為了在市場競爭中生存發(fā)展，每個模具企業(yè)都有自己的特色產(chǎn)品，都有自己的技術優(yōu)勢，必須采用專業(yè)化生產(chǎn)方式，不能什么模具都制造。例如， 司在澳大利亞是一個較大的模具制造公司，主要做一些大型模具，擁有日本產(chǎn) 控銑床 3 臺，大型電加工設備。但生產(chǎn)重點放在模具開發(fā)和制造及裝配調(diào)試工作上，做許多機械零件加工外協(xié)。 ⑤模具標準化程度較高。模具標準件可以在市場上采購，許多模具企業(yè)進行模具零件的粗 加工，半精加工也由相對固定的協(xié)作廠家完成，模具沖壓件由固定鑄造 7 廠粗加工后再送往協(xié)作廠進行半精加工。塑料模具用的鋼材在鋼廠進行粗加工作為標準模塊運到模具廠，模具廠的熱流道、定位、導向、斜楔、氣動等都是標準件，由專業(yè)廠供給，這樣大大地縮短了模具產(chǎn)品的制造周期。 （ 3） 葡萄牙 。模具工業(yè)是葡萄牙頗具國際競爭力的重要出口產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模在1995 年己達 美元，制造廠家約 250 家，從業(yè)人員約 7500 人。但大部分為中小企業(yè)，每個工廠平均員工為 30 人。 由于地理因素及文化背景優(yōu)勢，葡萄牙的模具在美洲市場 上廣為各大公司認同，近年來葡萄牙人又加強了對歐盟市場的拓展，使其逐漸成為世界模具市場上一個強有力競爭者。 目前，葡萄牙的模具生產(chǎn)重心為塑料模具，占國內(nèi)模具總產(chǎn)值的 80％以上。模具行業(yè)已普遍使用 術，并采用 精密加工機械，全行業(yè)用于研究開發(fā)及新設備的占全年產(chǎn)值的 10％，超過大部分主要競爭對手。葡萄牙的模具外銷比例達 85％， 1995 年出口增長為 接近 2 億美元，進口額為 3431 萬美元。美、加曾為其最大出口市場。 1986 年葡萄牙加入歐盟后，市場重心轉(zhuǎn)移到歐洲，美國和加拿大所占市 場份額從 1985 年的 65％降低到目前的 30％。 （ 4） 中國臺灣。 中國臺灣的模具工業(yè)具有相當?shù)囊?guī)模和水平， 1998 年模具產(chǎn)值曾達到 美元。近幾年因中國臺灣經(jīng)濟衰退，中國臺灣的模具產(chǎn)值連續(xù)下降，1999 年降低到 美元， 2000 年又降到 美元，兩年共下降了 中國臺灣模具出口占模具總產(chǎn)值的 30％左右，中國大陸是中國臺灣模具銷售的主要市場之 —。 各類模具在中國臺灣模具產(chǎn)值中所占的比例為：塑料模具占 45％，沖壓模具占36％，沖壓模具占 8％，鍛造模具占 3％，其它模具占 8％ 。中國臺灣模具企業(yè)有以下特點： ①模具生產(chǎn)效率高、工期短、人均產(chǎn)值高。 ②專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定。 ③模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)的發(fā)展。 ④緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。 ⑤ 高速切削加工技術應用廣泛 ]2[ 。 8 目前我國模具行業(yè)存在的問題及與國外的差距 : （ 1） 產(chǎn)需矛盾。我國工業(yè)的高速發(fā)展 ,使產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來越快 ,對沖壓模具的要求越來越高。但沖壓模具企業(yè)專業(yè)化、標準化程度低 ,除采購少量的標準件外 ,絕大部分 工作都由模具制造廠完成 ,加之大部分模具制造企業(yè)管理由于體制上的約束 ,模具制造周期長 ,不能適應市場的要求。其次 ,設計及工藝技術較落后 ,如術應用不普遍 ,設備數(shù)控化程度低 ,造成生產(chǎn)效率低 ,制造周期長 ,也不能滿足市場的需求另外 ,由于技術水準相對落后 ,沖壓模具材質(zhì)較差 ,加之加工設備精度差 ,導致生產(chǎn)出的沖壓模具總體水平較低 ,造成高精、大型、復雜、高效、長壽命模具主要依靠進口 ,國內(nèi)沖壓模制造企業(yè)只能在中、低檔水平競爭的局面。 （ 2） 產(chǎn)品水平。 衡量模具產(chǎn)品水平 ,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙 度、模具的復雜程度、使用壽命和制造周期等。就目前而言 ,國內(nèi)沖壓模具與國外相比還存在著相當大的差距。 當前 ,我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是 :產(chǎn)品品種多、更新速度快和市場競爭激烈。在此情況下 ,用戶對模具制造的要求是 :交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長、價格低。因此 ,沖壓模技術的發(fā)展趨勢很明顯。 （ 1） 模具產(chǎn)品向大型化、精密化發(fā)展，目前國內(nèi)沖壓模企業(yè)主要以生產(chǎn)中、低檔模具為主 ,大型、精密、高效、長壽命模具主要依靠進口。因此沖壓模向大型、精密化發(fā)展是必然趨勢。 （ 2） 提高沖壓模具標準件的應用程度使用模具標準件不僅 能縮短模具制造周期 ,而且能提高模具質(zhì)量、降低制造成本。為此 ,首先要制定統(tǒng)一的國家標準 ,嚴格按照標準生產(chǎn)。其次 ,要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) ,提高標準件的質(zhì)量 ,降低制造成本。再次 ,要進一步增加標準件規(guī)格、品種 ,發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡 ,保證供貨速度。在這方面 ,德、意、日等國已遠遠走在我們前面。 （ 3） 優(yōu)質(zhì)沖壓模具材料的使用和先進熱處理技術將受到重視在整副模具的價格構(gòu)成中 ,材料所占比重約占 1/3 。使用優(yōu)質(zhì)熱作模具鋼 ,制作高檔次模具產(chǎn)品 ,提升模具使用壽命和質(zhì)量顯得尤為重要。目前 ,我國熱作模具鋼材在鋼的純凈度、等向性、致密性和 均勻性方面還有待于提高 ,目前 ,較高檔次模具材料主要采用瑞典 8407 、奧地利 日本 8 德國 344M 等材料。我國上鋼五廠生產(chǎn)的 9 但其應用還有待于進一步推廣。熱處理技術方面 :真空淬火可以防止加熱氧化和不脫碳、脫氣或除氣 ,清除氫脆 ,提高材料塑性、韌性和疲勞強度 ;加熱緩慢 ,零件內(nèi)升溫差小 ,零件的變形小 ,表面熱處理除完善、普及常用的表面處理方法 (即 :滲碳和滲氮處理 ) 外 ,硬化膜沉積技術及預硬材料技術也是發(fā)展的一個方向。 （ 4） 高速銑 削加工將得到廣泛應用。目前 ,國內(nèi)模具制造所使用的銑削方法主要是采用每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的大力銑 ,少部分采用 10000～ 20000r/近來國外的高速銑主軸轉(zhuǎn)速可達 40000～ 100000r/速進給速度可達 30～ 40m/換刀時間可達 1～ 3s。加工工件溫升小 (約 3℃ ) ,變形小 ,這樣大大提高了加工效率 (可提高 6～ 8倍 ) ,并可獲得 10μ m 的表面粗糙度 ,形狀精度可達 10μ m。 （ 5） 術將得到廣泛應用。新一代模具軟件建立在從 模具設計實踐中歸納總結(jié)出的大量知識上 ,這些知識包括設計、仿真、加工工藝、檢測分析等方面 ,經(jīng)過系統(tǒng)化和科學化的整理 ,以特定形式存儲在工程知識庫中 ,并能方便地被模塊所調(diào)用。在智能軟件的支持下 ,模具 而是在先進理論指導下 ,充分運用本領域?qū)＜邑S富的知識和成功的經(jīng)驗 ,它以立體思想、直觀的感覺來設計模具的結(jié)構(gòu) ,在三維特征下造型 ,進行成形過程模擬 ,數(shù)控過程仿真、生產(chǎn)組織、檢測和管理方面高度集成化 ,所生成的三維結(jié)構(gòu)能方便地用于模具的可制造性評價和數(shù)控加工。特別是 可大大提高 模具質(zhì)量 , 優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝性。因此 技術的應用 ,將為沖壓模行業(yè)的發(fā)展帶來又一次革命。 （ 6） 模具研磨拋光向自動化和智慧化方向發(fā)展。模具表面的精加工是模具加工中至今未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用命、制件外觀均有較大的影響。我國目前的仍以手工研磨拋光為主 ,不僅效率低、勞動強度大 ,且質(zhì)量不穩(wěn)定 ,制約了我國沖壓模具制造水平的提高。因此 ,研究拋光的自動化、智慧化是一個重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機 ,可實現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化。另外 ,由于沖壓模具型腔形狀 較復雜 ,任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。因此 ,特種研磨拋光 (如擠壓珩磨、電化學拋光、超聲波拋光、激光拋光以及復合拋光工藝與設備 ) 是研磨拋光發(fā)展的一個方向。 10 （ 7） 快速原型制造技術 (得到更好的應用?？焖僭椭圃旒夹g是計算機技術、激光成形技術和新材料技術的發(fā)展而產(chǎn)生的 ,是一種基于離散，堆積成形思想 ,根據(jù)零件的 快速自動完成復雜三維實體的制造技術。它通過立體光固化(迭層實體制造 (光選區(qū)燒結(jié) (三維打印 (3熔融沉積成形(方法得到制件原型 ,然 后通過傳統(tǒng)的快速制模方法 (如精鑄、粉末冶金、電鑄和噴涂等 ) 獲得金屬模具 ,此方法獲得的沖壓模具 ,主要用于新品開發(fā)的設計驗證、功能驗證、可制造性、可裝配性驗證等。在用于壓力鑄造方面還有待于進一步的探討 ]14[ 。 我國的工業(yè)經(jīng)濟，已經(jīng)到了大批量規(guī)模經(jīng)濟和小批量多品種經(jīng)濟同時發(fā)展的時期。大批量生產(chǎn)和小批量多品種生產(chǎn)對模具的要求雖然有所不同，但就其對模具的依賴性來說，則是大同小異。經(jīng)濟發(fā)展較快的時期，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具的發(fā)展能跟上，而經(jīng)濟發(fā)展滯緩時期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想 方設法開發(fā)新產(chǎn)品。這同樣會給模具帶來強勁的需求。因此，模具市場的發(fā)展趨勢，就總體而言，應該是平穩(wěn)向上的。鑒于此，國內(nèi)行家都稱“現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰亡工業(yè) ” 。 我國的模具市場銷售逐年穩(wěn)步發(fā)展。從 1988年模具的產(chǎn)值約 30億元 發(fā)展 到 1993年的約 110億元，再發(fā)展到 1997年的 200億元左右，基本上是以每年 10％ 的速度遞增，沒有大起大落。在這個總量中，自產(chǎn)自用一直占多數(shù)。但隨著模具專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展和市場經(jīng)濟的不斷開拓，進入社會作為商品流通的模具比例逐年提高，使市場銷售結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應變化。 1999年中國 大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年 10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過 3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了 1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需 求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到 2010年，國內(nèi)模具市場需求量將在 1200億元人民幣左右。綜合媒 11 體 2008年 6月 4日報道，中國模具協(xié)會企業(yè)年報顯示：近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到 2010年，國內(nèi)模具市場需求量將在 1200億元人民幣左右。專家分析，從 1997年開始，隨著汽車、裝備制造業(yè)、家用電器的高速增長，中國國內(nèi)模具市場的需求開始顯著增長。雖然到 2006年中國模具工 業(yè)總產(chǎn)值已達 516億元，但屬 “ 大路貨 ” 的沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的80％。已經(jīng)進入中國的少量外資模具企業(yè)開始生產(chǎn)各種高精大多功能模具，但目前仍供不應求。 由于模具產(chǎn)品進入市場較晚，專業(yè)化和商品化程度較低，技術價值在價格上體現(xiàn)不夠等因素，長期以來，我國模具產(chǎn)品的價格一直偏低。長期偏低的模具價格不利于我國模具工業(yè)的發(fā)展。近年來，模具產(chǎn)品市場的價格走勢，排除漲價因素以外，一直在緩慢上升。其中，大型、精密、復雜和長壽命模具上升得快一些，一般中、低檔模具產(chǎn)品價格上升得慢一些。 “ 十一五 ” 期間，中國模具業(yè)市場份額將 達 1200 億元。雖然目前模具產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場空間，但是受外資壟斷擠壓產(chǎn)業(yè)利潤空間以及內(nèi)資企業(yè)自身存在種種問題的困擾，產(chǎn)業(yè)投資風險陡然上升。模具制造是制造業(yè)的根基，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通資產(chǎn)品種，六到八成的零件都要依靠模具成型。2005 年中國模具市場容量已達 800 億元左右。 “ 十一五 ” 期間，中國模具業(yè)市場份額將達 1200 億元。雖然目前的模具產(chǎn)業(yè)具有廣闊市場空間，但受外資壟斷擠壓產(chǎn)業(yè)利潤空間以及內(nèi)資企業(yè)自身存在種種問題的困擾，產(chǎn)業(yè)投資風險陡然上升。 “ 十五 ” 期間，我國模具企業(yè)得到快速增長 ，年均增速達 20%。 2005 年中國模具行業(yè)模具銷售額 610 億元，比上年增長 25%，加上 20 多億美元的進口份額，中國模具市場容量已達 800 億元左右。專家預測， “ 十一五 ” 期間，中國模具市場份額將達 1200 億元。 近年來，國際模具制造巨頭在中國投資設廠的新一輪擴張正如火如荼。德國海拉吉林落戶；日本豐田模具天津設廠；芬蘭貝爾羅斯公司投資興建的深圳模具制造廠不久前正式投產(chǎn)，專為電信、保健、電子、汽車等行業(yè)提供高檔模具產(chǎn)品。 12 外資大量獨自進入，對提高我國自身的模具水平無任何幫助。外資企業(yè)擁有先進的技術和資金實力，再利用 中國的勞動力和便宜的原材料，競爭優(yōu)勢不言而明，其一直占領的高端模具市場中國企業(yè)更加無法進入，也就是說中資企業(yè)沒有機會提升檔次。中資企業(yè)最怕的是自身實力尚未增強，外資企業(yè)已對中國模具市場完成壟斷。 目前，我國模具企業(yè)規(guī)模僅次于日本和美國，但大多集中在中低檔領域，技術水平和附加值偏低。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)，我國制造業(yè)急需的精密、復雜沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等，仍然大量依靠進口，模具產(chǎn)品的進出口逆差超過 10 多億美元。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全國目前共有生產(chǎn)模具的廠點約 2 萬多家， 其中一半以上是自產(chǎn)自用的。同時，絕大部分都是小型企業(yè)，近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，但設計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多。主要表現(xiàn)在： ① 行業(yè)創(chuàng)新能力薄弱。模具行業(yè)是技術密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才異常短缺。高級模具鉗工及企業(yè)掛管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少。民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術改造，致使科技進步的步伐不大，進步不快。 ②業(yè)整體效 率低下。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和 用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。 由于體制和資金等方面的原因，引進設備不配套、設備與配附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好的解決。裝備水平低，帶來我國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 ③ 專業(yè)化、標準化、商品化程度低、協(xié)作差。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響。特別是對模具制造周期有很大影響。 13 ④ 模具材料及模具相關技術落后。模具材料性能、質(zhì)量和品 種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 外資企業(yè)因為核心技術不愿外流，一般不選擇合資。外資企業(yè)進入一般有兩種模式：一是與其配套的企業(yè)（即客戶）一起進入，其特點是專業(yè)為單一客戶服務，模具品種同樣單一；二是自己進入中國。外資模具公司投資中國，其目的是利用中國廉價的勞動力和便宜的鋼材，賺取更多利潤。 業(yè)內(nèi)人士介紹，在國外企業(yè)中，模具車間是 “ 秘方車間 ” ，外人是不能隨便靠近的。在中國設廠，外資既有資金，又有自主技術，并不需要和中國企 業(yè)合資。他們只是為了降低人工成本。而且，他們把設計依然放在國外，通過網(wǎng)絡傳到其他在中國的企業(yè)。 目前我國模具行業(yè)與國外相比，依然存在這較大的差距，主要表現(xiàn)在： ①國內(nèi)自配率不足 80%。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足 60%。 ②企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），專業(yè)模具廠也大多數(shù)是 “ 大而全 ” 、“ 小而全 ” 的組織形式。國外模具企業(yè)大多是 “ 小而專 ” 、 “ 小而精 ” ；我國模具自產(chǎn)自配比例高到 50%以上，而國外 70%以上是商品模具。國 內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例只有 30%左右，國外在 50%以上。 2006 年我國模具進口總額為 美元，出口總額為 美元，進出口相抵后凈進口為 美元，為凈進口額最大的國家。 ③ 模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。生產(chǎn)水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度；工藝水平低主要表現(xiàn)之設計、加工、工藝裝備等方面。 ④ 開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例較低，水平也較低。不重視產(chǎn)品開發(fā) ，在市場中常處于被動地位。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值 14 約合 2 萬美元左右，而模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 20 萬美元。由此而來的是我國模具企業(yè)經(jīng)濟效益差，大都微利。缺乏后勁。 ⑤ 模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，國內(nèi)模具標準件使用覆蓋率只有 45%左右。 ⑥ 與國際先進水平比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式。真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。 模具市場共有 6小類，其中有些產(chǎn)品如 粉末冶金模具等，基本上自產(chǎn)自配，市場上作為商品流通的很少。鍛模也是以自產(chǎn)自配為主。鑄造模具中，只有沖壓模商品化程度較高。模具為各種工業(yè)產(chǎn)品服務，其市場分布大都隨有關工業(yè)產(chǎn)品而分布。就模具產(chǎn)品市場的總體來看，其分布大致與工業(yè)分布相匹配。廣東、江蘇、上海、山東等工業(yè)相對集中的省市，模具市場也相對集中。浙江省的模具外供量大，是模具標準件及模具材料相對集中的一個市場。下面介紹一下部分模具產(chǎn)品市場分布情況。 （ 1） 沖壓模具。沖壓模具是 10大類模具中使用數(shù)量最大的一種，分布極為廣泛。上萬個生產(chǎn)企業(yè)中，很難判別各家的市 場分布。沖壓模具中精度最高的當數(shù)多任務位級進模，這類模具的制造廠家不多，但都具有精良的設備。 （ 2） 汽車覆蓋件模具。一汽模具制造有限公司、東風汽車模具廠、成都成飛汽車模具中心和天津汽車模具有限公司是我國的四大汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)，市場占有率排行在前，已得到了行業(yè)公認。哈爾濱哈飛模夾具制造廠、南京躍進汽車集團公司工具公司、山西沖壓廠、華北模具廠和河北興林集團等汽車覆蓋件的年銷售額均己超過 1000萬元，有一定的市場占有率。 （ 3） 塑料模具。塑料模具的種類繁多，以大型注塑模具來說，年銷售量達 2000萬 元以上的有浙江模具廠、科龍模具有限公司、青島海爾模具公司和浙江黃巖模具二廠等。以省市來說，廣東和浙江等省的塑