国外注塑模具发展现状

2024-05-11

国外注塑模具发展现状(通用6篇)

篇1:国外注塑模具发展现状

据报道,高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造,已成为快速制造优质模具的有力保证。

一、高新技术应用于模具的设计与制造

(一)CAD/CAE/CAM的广泛应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性

在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已达到了70%~89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计,同时可获得3D模型,为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计,还可以在设计时进行装配干涉的检查,保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量。30~50人的模具企业,一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配,使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件,模拟塑料的冲模过程,分析冷却过程,预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件,模拟金属变形过程,分析应力应变的分布,预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大,意大利COMAU公司应用CAE技术后,试模时间减少了50%以上。

(二)为了缩短制模周期、提高市场竞争力,普遍采用高速切削加工技术

高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术,其加工效率比传统的切削工艺要高几倍,甚至十几倍。目前,欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣,三轴联动的比较多,也有一些是五轴联动的,转数一般在1.5万~3万r/min。采用高速铣削技术,可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面,仅需略加抛光便可使用,节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为4~5年。增加数控高速铣床,是模具企业设备投资的重点之一。

(三)快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用

由于市场竞争日益激烈,产品更新换代不断加快,快速成型和快速制模技术应运而生,并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上,快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备,也有专门提供原型制造服务的机构和公司。

在所考察的模具企业中,有不少是将快速成型技术和快速制模技术结合起来应用于模具制造,即利用快速原型技术制造产品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。许多塑料模厂家利用快速原型浇制硅橡胶模具,用于少量翻制塑料件,非常适合于产品的试制。

二、欧美模具企业的管理经验值得借鉴

(一)人员精简,“瘦”型管理

欧美模具企业大多数规模不大,员工人数超过百人的较少,所考察的模具企业人数一般都在20~50人。企业各类人员的配置十分精简,一专多能,一人多职,企业内部看不到闲人。精益生产、“瘦”型管理的思想得到了较好的体现。

(二)采用专业化,产品定位准

所考察的模具企业,大多数都是围绕汽车、电子等产业对各类模具的需求,确定自己的产品定位和市场定位。为了在市场竞争中求生存、求发展,每个模具厂家都有自己的优势技术和产品,并都采取专业化的生产方式。欧美大多数模具企业既有一批长期合作的模具用户,在大型模具公司周围又有一批模具生产协作厂家。这种互惠、互利、共赢、共存的合作伙伴关系,有的已持续了30~40年。

(三)采用先进的管理信息系统,实现集成化管理

欧美的模具企业,特别是规模较大的模具企业,基本上实现了计算机管理。从生产计划、工艺制定,到质检、库存、统计等,普遍使用了计算机,公司内各部门可通过计算机网络共享信息。

(四)工艺管理先进,标准化程度高

与国内模具厂大多采取以钳工为主或钳工包干的生产组织模式不同,欧美的模具生产厂家是靠先进的工艺设备和工艺路线确保零件精度和生产进度。每副模具均有详细的设计图,包括每个零件的详细设计,并且都制定了详细的加工工艺。我国模具要走向世界,必须深化改革、扩大出口。

欧美模具企业的先进技术和先进管理,使其生产的大型、精密、复杂模具,对促进汽车、电子、通讯、家电等产业的发展起了极其重要的作用,也给模具企业带来了良好的经济效益。美国的模具企业,人均年销售额在20万美元左右;意大利人均年销售额也在10万美元以上。与国内的模具企业相比,即使扣除价格因素的影响,欧美模具企业的生产效率也比我们高许多倍。要缩小与先进工业国家的差距,必须加快技术进步,提高CAD/CAE/CAM的应用程度,增加数控加工设备的比重,用信息技术进一步提高模具的设计制造水平。同时,要学习和借鉴国外的先进管理经验,进一步深化企业改革。目前,国内有些模具厂冲模、塑料模都做,大型、中型、小型模具都做,这样很难干好,必须走小而专、小而精、小而特的道路。同时要增强参与国际竞争的意识,加强国际经济技术合作与交流,在提高模具国产化程度的同时,进一步扩大出口,走向世界。

篇2:国外注塑模具发展现状

摘要:本文论述了我国注塑模具行业的概况及其近年来取得的成绩,对于国内外注塑模具技术的发展历程好现状做了简单的论述,最后总结出模具的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势。

关键词:注塑模具;CAD;发展

1引言

塑料制品在日常社会中得到广泛利用,模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比,我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。

2我国注塑模具工业概况

我国虽然很早就开始制造和使用模具,但长期为行程高技术含量的产业。直到10世纪年代后期,随着科技的进步,国务院和国家有关部门对发展模具工业给予了高复重视和支持,募集工业才驶入快速发展轨道。

近年来,我国模具工业发生了巨大的变化。在我国模具生产企业中,数字化设备比较齐全,模具CAD/CAE/CAM技术已经被广泛的应用,采用高速加工的先进技术的企业也逐渐增多。模具标准间使用覆盖率级模具商品化率都已经有了较大幅度的提高。热流道技术在塑料模具行业中应用比例越来越高。

注塑模具在量和质方面都有较快的发展,我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨,最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔

共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时,CAE技术应用越来越广,以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展,模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,特别是汽车、家电等工业快速发展,使得注塑模的发展迅猛。

整体来看我国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

3注塑模具CAD的发展趋势

经过近几年的发展,塑料模具已显示出一些新的发展趋势:

1、大力提高注塑模开发能力。

将开发工作尽量往前推,直至介入到模具用户的产品开发中去,甚至在尚无 明确用户对象之前进行开发,变被动为主动。

目前,电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法,手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有 了合同,才能根据用户要求进行模具设计的被动局面

2、注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。

随着模具企业设计和加工水平的提高,注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变,也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高,模具精度越来越高,生产周期越来越短,钳工比例越来越低,最终促进了模具工业整体水平不断提高。

目前我国已有10多个国家级高新技术企业,约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应,生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。

3、模具生产正在向信息化迅速发展。

在信息社会中,作为一个高水平的现代模具企业,单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等,这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。

4、注塑模向更广的范围发展。

随着人类社会的不断进步,模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在,能把握机遇、开拓市场,不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火,利润水平和职工收入都很好。因此,模具企业应把握这个趋向,不断提高综合素质和国际竞争力。

随着市场的发展,塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展,因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要,未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具;多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展,随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术,如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。

4国外注塑模具发展趋势

目前,国外的注塑机发展主要通过以下几个方面:

1、微型化与大型化

微型化是各类产品今后的重要发展方向,有越来越多的市场需求。目前虽然已有重量为万分之一克的注射制品成型加工技术装备,也已有直径为 1mm 的塑 料管生产设备和 3ml 的中空吹塑机等,但是日本已提出开发重量为十万分之一克的注射成型加工装备;而用于替代人体血管的直径小于 0.5mm 的塑料管生产设备,已为一些国家在研发中。大型化也是今后产品的发展方向之一。目前,小轿车车身板

生产用的 8000kN 合模力的注射机已开发出来,2000mm 的塑料管、宽 10m 的片材和 5000L 的中空容器等大型塑料制品生产设备已有商品出现。但是,工业用各种大型塑料制品 的生产需求仍很明显,诸如洲际长途输液输气超大直径塑料管的生产,10000L 甚至更大容积的塑料储装容器等的生产都已有需求产生。

2、个性化

长期以来塑料机械的机型、功能、规格的划一和固定不变性已不能满足市场要求。客户由于生产的塑料制品要求经常变化和经营上有效投资的考虑,需要塑料机械工业能为其提供最大行程注射机、小注射量大合模力或大合模力小注射量 的注射机、混料与注射联用的成型设备、附有特殊外围配套装置的挤出生产线、木材(或其它材料)与塑料共混成型加工设备这既要求塑料机械企业在技术人才、技术创新方面要具有雄厚的实力,也要求企业能在第一时间内准确把握客户的个性化需求。

3、节能化

节能降耗目前已经成为注塑机最主要的发展趋势,全电动、两板式注塑机将 成为未来国际市场的主流。

5小结

随着市场的国际化,竞争将愈演愈烈,短周期、高质量、长寿命的模具行业和用户的追求,这必将使模具技术全面深入地应用于塑料模具模具行业中,同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切,最终使塑料模具行业发生重大变革。

参考文献:

篇3:国外注塑模具发展现状

塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。塑料的出现给人类带来了极大地便利, 由于其有成本低廉、抗腐蚀能力强、可塑性强、还可用于制备燃料油和燃料气, 降低原油消耗等无可替代的优点, 自发明之日起就广受欢迎, 随着加工工艺的进步和技术的突破, 塑料制品渗透进我们生活的方方面面, 成为最重要的必需品。

2011年, 我国塑料制品实现产品销售收入15583.74亿元, 进口额187.14亿美元, 出口额565.03亿美元。

2012年, 国内塑料制品整体产量稳步增长, 仅上半年产量达2640.7万吨, 同比增长10.84%。

据海关最新公布数据:2013年1-6月, 我国累计出口塑料制品427.07万吨, 与去年同期相比增长了5.0%;累计出口金额达162.65亿美元, 同比增长18.4%。

在“十二五”期间, 我国塑料产业要推进产业结构优化升级, 努力提高产业技术水平, 使塑料制品总产量的年增长率为10%, 2015年, 预计塑料制品总产量可达到5000万吨。

塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来, 人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高, 这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展, 必然要求塑料模具随之发展。

塑料制品的成型方法很多。其主要方法是注射、挤出、压制、压铸和气压成型等。而注射模约占成型总数的60%以上。由于塑料产品应用前景可观, 更新换代较快, 也就要求注塑模也应跟上时代发展的步伐。

2 注塑模国内外发展现状

目前, 我国模具生产厂点约有3万多家, 从业人数80多万人。塑料模具发展迅速, 注塑模具比例进一步上升, 注塑模具在质和量方面都有较快的发展, 我国最大的注塑模具单套重量已经超过50吨, 最精密的注塑模具精度已经达到2微米。模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现, 特别是汽车、家电等工业快速发展, 使得注塑模的发展迅猛。

整体来看我国塑料模具无论是在数量上, 还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步, 但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比, 差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时, 一些低档塑料模具却供过于求, 市场竞争激烈, 还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

国内外注塑模部分性能指标对比如表1。

所以, 我国必须高度重视起塑料模具, 尤其是注塑模具的发展。

3 我国注塑模具存在的问题

我国注塑模具在设计制造水平等方面要比德、美、日、法等工业发达国家落后许多, 主要体现在以下几点。

3.1 供给不均匀

国内自配率不足, 其中中低档模具供过于求, 中高档模具自配率不足60%。虽然中国模具工业发展迅速, 但与需求相比, 显然供不应求, 其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面, 我国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距, 因此, 每年需要大量进口模具。

3.2 人才不足, 科技及技术投入少

模具行业是技术密集、资金密集的产业, 随着时代进步和技术发展, 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, 致使科技进步不大。

3.3 工艺装配水平低

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CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因, 引进设备部配套, 设备与附配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解决。设备水平低, 带来我国模具企业钳工比例过高等问题。

3.4 标准化、商品化程度低

由于长期以来受“大而全”“小而全”影响, 许多模具企业观念落后, 模具企业专业化生产水平低, 专业化分工不细, 商品化程度也低。目前国内每年生产的模具, 大多为自产自用。模具企业之间协作不好, 难以完成较大规模的模具成套任务, 与国际水平相比要落后许多。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, 对模具制造周期影响尤甚。

3.5 材料及相关技术落后, 产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大

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, 无论是质量还是品种规格, 都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差, 也直接影响模具水平的提高。

另外, 产业能耗大, 产出率低、环境污染严重更是我国亟待要解决的问题。

4 我国注塑模具发展方向

4.1 我国的模具产品将向大型, 微型, 精密化方向发展

一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化, 另一方面电子信息产业医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化, 有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展, 新型多功能复合模具除了冲压成型零件外, 还担负叠压, 攻丝, 铆接和锁紧等组装任务, 生产效率进一步提高。

4.2 热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺将得到进一步发展。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量, 并能大幅度节约制作的原材料, 国外许多塑料模具厂所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术, 有的已经达到80%以上, 效果十分明显;气体辅助注射成形具有注射压力低, 制品翘曲变形小, 表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点, 可在保证产品质量的前提下, 大幅度降低成本;高压注射成形可强制树脂收缩率, 增加塑料件尺寸的稳定性;另外注射压缩成形技术, 可使成形件局部内应变小, 能得到缩孔少的厚壁成形件, 而对于塑件狭窄的部件也可注入树脂, 并可用小注射力能得到优良制品, 这些技术正在逐步推广使用。

4.3 节能化和环保化以适应全球发展要求

节能、降耗、环保目前已经成为注塑机最主要的发展趋势, 全电动、两板式注塑机将成为未来国际市场的主流。

80年代初, 日本率先研制了电动注塑机, 即不含任何液压油路的注塑机。与其它革新技术一样, 这一新机型成本高昂, 业界对其持怀疑态度, 因此, 初期并未获得大幅度推广, 致使业界难于认识其优势。如今, 注塑机市场的形势已经发生了根本变化。与传统液压注塑机相比, 全电动注塑机由于不采用液压油, 因而更加清洁, 也意味着不需要冷却, 这样就不存在冷却管路购置、运行和维护产生的费用, 同时可降低能耗达30%~50%, 而且运行稳定, 产品重复精度高, 特别适用于精密注塑。不过全电动注塑机具有诸多优势, 当然也有一些不足之处, 例如, 成本高于液压机。

4.4 快速经济模具的前景十分广阔

多品种小批量生产时代的到来, 人们要求模具的生产周期越短越好, 因此快速经济模具将有广阔的发展前景。

4.5 优质模具材料及先进表面处理技术将进一步受到重视

因选材和用材不当, 致使模具过早失效, 大约占失效模具的45%以上, 因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分重要, 提高钢的纯净度, 等向性, 致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢, 开发模具钢品种规格, 扩大其他优质模具材料如硬质合金, 陶瓷材料, 复合材料等的应用范围是主要研究热点;用铝合金作模具材料以缩短制模周期, 降低模具成本, 将在快速经济模具中得到较快发展。

摘要:塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等各方面得到广泛应用, 产品性能的提高要求高素质的塑料性能和塑料模具。目前, 中国注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比, 仍有一定差距, 所以发现问题, 找出差距, 明确适合中国注塑模具发展的方向, 才能从根本上解决问题。

关键词:塑料制品,注塑模,注塑模国内外发展,存在问题,注塑模发展方向

参考文献

[1]石明洪, 骆志高.注塑模CAD/CAE/CAM的研究现状与发展方向[J].江苏理工大学学报

[2]紫妍.中国汽车模具企业占领高档模具市场[N].中国汽车报, 2005-12-21

[3]王钰.中国模具发展趋势良好[N].机电商报, 2006-3-18

篇4:注塑成型发展现状研究

一、注塑CAE软件的发展概要

传统的注塑模具设计和制造很大程度上依赖于设计者的经验和制造工人的技巧,因此设计的正确与否只有通过试模才能知道,设计完成的模具时常会产生许多人们料想不到的缺陷,出现的问题也主要靠修模来纠正,有时甚至会导致整套模具的报废,对于设计复杂的中高档模具,会直接影响到模具的生产成本。模具CAE技术采用有限元计算方法,根据高分子聚合物流变学和传热学的基本理论,建立了塑料熔体在模具型腔中的流动、传热的物理数学模型,利用数值分析工具来分析和预测生产中注塑产品和注塑工艺可能存在的问题,定量地给出成型过程的状态参数及时判断如何修改制件的形状以获得较理想的状态,避免了在模具上进行试模、修模的繁琐过程。在当今市场竞争日趋激烈的社会,企业的产品开发和更新愈来愈快,新的产品与技术产生的周期愈来愈短,一些公司甚至每年要生产出多个品牌的产品来投放市场,参与纷繁激烈的市场竞争。

目前,国际上较为成熟的注塑商业软件主要有加拿大Moldflow公司的Moldnow、台湾科盛科技公司的 Moldex3D、美国和意大利P&C公司的TMCONCEPT和美国SDRC公司等。国内高校和科研机构自主研发的系统则以郑州大学国家橡胶模具工程中心的华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的HSC以及北航华正软件工程研究所开发的CAXA等为代表。此外,上海交通大学、华南理工大学、浙江大学以及大连理工大学等多所科研机构也都在注塑领域进行了广泛而深入的研究。

21世纪以来,CAE技术及基于CAE技术的优化设计在注塑成型工艺中的应用极大地提高了制品成型的质量和效率。资料表明,应用CAE技术后,模具的设计时间缩短约50%,制造时间缩短约30%,成本下降约10%。塑料原料节省约7%。据统计,市场上百分之八十以上的新产品的零部件都需要相关的模具加工工作与之匹配,许多塑料制件在产品中都充当着重要的零部件。产品迅速发展的要求决定了注塑制品生产的需求,同时产品的性能要求又对注塑制品的开发和生产提出了更高的技术要求。从注塑生产的总体需求来看,产品的生产周期更短、质量要求更高,模具的需求量不断增加;从单个部件生产来看,模具的生产趋于多品种小批量,乃至单件的生产;模具品种多样化,生产能力复杂化,是模具技术发展的需要。为解决以上大批量模具生产问题,

注塑成型过程中,塑料在型腔中的流动和成型与材料的性能、制品形状尺寸,成型工艺参数和模具设计等因素有关;因此,对于一个新产品或形状复杂、精度要求高的产品,即使是经验丰富的工艺和模具设计人员,也很难一次设计出合格的模具和调整出合理的工艺参数。。利用moldnow软件,可在模具设计的初始阶段,在无需试模的情况下进行注塑成型质量的评估、选优,突破了传统的在注塑机上反复试模、修模的束缚,提高了一次试模成功率,并提高了制品的质量,缩短了模具设计制造周期和产品开发周期。本文基于CAE技术,利用moldflow分析软件,对成型过程中浇口位置、保压曲线、冷却工艺参数以及成型工艺参数进行优化,对不同的成型条件进行流动、翘曲和冷却分析,预测产品成型后出现的流动不平衡、不均匀收缩、翘曲变形等情况,根据分析结果给出相应的产品调整方案,从而为模具设计人员进行模具设计和注塑人员进行注塑工艺参数调整提供依据。

二、优化设计方法的发展现状

最优化方法是用数学的结果和计算机的数值计算去寻找一个最佳选择的方法。二十世纪六十年代以来,最优化理论和方法发展迅速,己成为一门新兴的学科,并得到了广泛的应用。尤其计算机技术的迅速发展,为最优化方法提供了更为广阔的发展空间。目前,优化算法主要分为三类:

(一)直接法

在无法得到或者很难得到目标函数对设计参数的灵敏度信息时,传统的解决方法是基于直接搜索的。直接法种类很多,如穷尽法,即遍历所有可能解,通过比较得出最優解,直接计算和比较目标函数值,并以此作为迭代、收敛的依据。该算法虽然能保证得到全局最优,但效率相当低,让人无法忍受。

(二)梯度法

利用目标函数和约束条件的函数梯度信息,达到迭代、收敛的目的。这类算法速度快、效率高,灵敏度分析是关键。最速下降寻优法就是其中的一种,即通过计算设计灵敏度,采用一般的线性规划或者序列二次规划来优化目标函数。

(三)启发式搜索算法

该算法种类很多,例如模拟退火算法。模拟退火算法是基于金属退火的机理而建立起的一种全局最优化方法,优化的目标函数f(i)相当于金属的内能E(O,变量组合状态空间相当于金属的内部状态空间,优化问题的解i相当于金属的一个内部状态,控制参数t相当于温度T,优化问题的求解过程就是寻找一个组合状态使目标函数值最小。由初始解i和控制参数t开始,对当前解重复/产生新解一判断一舍弃接受0的迭代,逐渐衰减t值,直到算法中止,得到最优解。模拟退火算法与初始值无关,具有渐进收敛J性和并行性。

人工神经网络也是启发式算法之一,是用机器模拟人脑智能活动的杰出代表。它巧妙地将生物神经网络的结构及工作方式用数学形式构造出模型,通过模拟大脑的某些机理与机制,实现某个方面的功能。人工神经网络具有很强的自学能力和自适应能力,可以充分逼近任意复杂的非线性关系,其并行分布处理方法也使得快速进行大量运算成为可能。因此,在模具优化领域中也得到广泛的应用。

篇5:我国模具发展现状及未来趋势

行业:制造机械 信息来源:中华机械网 发布时间:2012-02-09 打印 转发 关闭

模具是工业生产的基础工艺装备,被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型,绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉介绍,模具工业是高新技术产业化的重要领域,近年来我国模具产业发展迅速,模具工业已从过去依赖进口的附属产业走向独立的新型产业。世界模具生产中心也正在向我国转移,我国已成为模具生产和消费大国,模具企业新增投资中,加工设备的投入要占80%。据统计,2010年我国模具总销售额达到1120亿元左右,比上年增长14%以上,而全国的模具设备市场已超过40亿元以上,而且每年还以20%左右的速度增长。这说明我国模具行业在后危机时期获得了较好的恢复性增长,增长速度又重新迈上了二位数。

目前我国模具生产总量虽然已位居世界前列,模具企业众多,依据2008年我国工业普查资料,全国共有模具生产企业厂、点约3万个,从业人员近100万人,其中模具制造行业主营收入500万元以上企业全国共有2800多家,从业人员40多万人。但模具设计制造水平在总体上要比德、美等国家落后,具体表现为:技术含量低的模具已供过于求,而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要,诸如精密、复杂的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高档模具仍有很大一部分依靠进口。而上海市模具行业协会副会长兼秘书长刘德普先生在其《中国模具工业的现状和发展》一文中也曾指出中国模具落后的9个原因。

一是总量供不应求,缺少中高档模具;

二是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构不够合理;

三是模具产品水平低于国际水平,生产周期却高于国际水平;

四是开发能力较差,经济效益欠佳;

五是国家对模具工业的政策支持力度还有待加强;

六是人才严重不足,科研开发及技术攻关投入太少;

七是工艺装备水平不高,配套性不好,利用率低;

八是专业化、标准化、商品化程度低,协作能力差;

九是模具材料及模具相关技术落后。

面对问题与不足,国际模具及五金塑胶产业供应商协会副秘书长王金玲认为,中国的模具企业应该联合起来,分工合作,共享资源,实现技术水平的飞跃。她表示,如果企业分工明确,实施行业自律和建立价格体系进行公平竞争,而不是互相压价,恶性竞争,就可以集中力量解决某一领域的问题,既能提高工作效率,又可降低产品开发难度。如果企业能够共享研发成果,就会减少巨额投资,而且研发速度也会有所提升。

中国的模具制造作为一个产业起步的时间不算早,但是经过了20多年的快速发展,如今也初具规模,并且涌现了一些具有竞争力的模具制造企业,有关资料显示,目前广东的珠江三角洲地区已经成为我国模具工业最为发达、科技含量最高的区域。

专家预测,随着全球加工业重心加快向我国转移,这一地区有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。但是无可否认,对于整个中国模具制造业而言,应当充分利用中国模具业迅速崛起的契机,通过提供相关服务达到整合资源,互相配套的目的。这样才有可能使模具业走出目前的不利境地。

工业要发展,模具须先行。中国模具工业协会副秘书长秦柯表示,模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备。由于模具生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体,因此既是高新技术载体,又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材,以及有较高的精度和复杂程度,因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视。

绝大多数模具都是针对特定用户单件生产的,因此模具企业与一般工业产品企业相比,数量多、规模小,多为中小企业。模具产品技术含量较高,活化劳动比重大,增值率高,生产周期较长,因而模具制造行业就有了技术密集和资金密集、均衡生产和企业管理难度大、对特定用户有特殊的依赖性、增值税负重、企业资金积累慢以及投资回收期长等特点。由于模具产品品种繁多,大小十分悬殊,要求各异,因此模具企业发展适于“小而精、小而专、小而特”;行业发展适合于集聚生产和集群式发展,以建立较强的协作配套体系。这也是模具行业的重要特点之一。秦柯表示,过去模具的生产加工主要依赖钳工,或以钳工为核心的粗放型作坊式的生产管理模式,现在则逐渐被以技术为依托、以设计为中心的集约型现代化生产管理模式所替代;模具产品的传统概念也正被模具是高新技术产品的概念所替代,比如智能模具等。

“十五”以来,在国家政策的扶持和引导下,模具行业投入较大,企业装备水平和实力有了很大提高,生产技术长足进步,CAD/CAM技术已经普及;热流道技术和多工位级进冲压技术得到较好推广;CAE、CAPP、PLM、ERP等数字化技术已有部分企业开始采用,并收到较好效果;高速加工、并行工程、逆向工程、虚拟制造、无图生产和标准化生产已在一些重点骨干企业实施。

技术的进步促使模具产品水平近年来也有了很大提高,向高端发展趋向较为明显。一些模具产品已达到或接近世界先进水平,其中具有代表性的如单套模具重量达到120吨的巨型模具,加工精度达到0.3~0.5μm的超精模具,使用寿命达到3亿~4亿次的长寿命模具,能与2500次/分钟高速冲床配套的高速精密冲压模具,实现多料、多工序成形的多功能复合模具,能实现智能控制的复杂模具等等。

但从模具产需情况看,中低档模具已供过于求,而以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高技术含量模具自给率还较低,只有60%左右,有很大一部分仍依靠进口。目前模具总销售额中塑料模具占比最大,约占45%;冲压模具约占37%;铸造模具约占9%;其他各类模具共计约9%。

2010年模具行业的运行特点说明行业过去5年的结构调整已取得了成效,从协会了解的情况来看,可以明显看到大型、精密、高效、高性能模具为主要代表的中高档模具比例继续上升,产品水平有较大提升。在2010年第13届国际模具技术及设备展览会上,获得“精模奖”的模具共有181项,其中一等奖55项、二等奖64项,不但数量上比以前有较大增加,而且水平也有较大提高,达到国际水平的项目越来越多,创新明显,专利增多。模具进出口平均单价差距正在不断缩小也反映了我国模具行业总体水平的提高和科技进步的情况。

2010年我国人均塑料消费量约为46公斤,仅为发达国家的1/3,这预示着“十二五”期间我国塑料制品行业仍将会保持高速发展;在“以塑代钢”、“以塑代木”的必然趋势下,工程塑料制品业在“十二五”期间预计也会维持年均15%的市场增长率。由此可以想见,在模具总量中占比最高的塑料模具,“十二五”期间也将会以较高的增长速度发展。

此外作为模具使用量最大的汽车行业,预计“十二五”期间将会以年均10%左右的增长速度发展,加上我国庞大的机动车保有量2009年底为1.86亿辆,其中汽车7619.3万辆,摩托车9453万辆所带动的维修配件市场和出口市场,我国汽车零部件也将在1.5万亿元的庞大市场基础上保持较高的增长速度,由此预计“十二五”期间汽车模具的年均增速不会低于10%,包括汽车轮胎模具在内的橡胶模具年均增速将达到10%以上。

电子及信息产业也是模具的大用户,“十二五”预计将有20%左右的年均增速。

轨道交通、航空航天、新能源、医疗器械、建材等行业也将为模具带来庞大的市场。例如医疗器械,目前我国只占全球2%的份额,药品与医疗器械消费比只有2.5∶1,而发达国家是1∶1;美国在医用塑料方面的人均年消耗费用为300美元,而中国只有30元人民币,可见发展潜力之大。

在国际市场方面,由于工业发达国家人工成本的持续提高,迫使他们为了降低生产成本而不断把模具向发展中国家尤其是像我国这样有较好技术基础的发展中国家转移。跨国公司到我国来采购模具的趋势尚在发展之中,国际新兴市场的开拓也大有可为。但市场在发展中对模具的要求日益提高。比如汽车轻量化、智能成形、新能源等新兴产业、航空航天、生物医学、轨道交通、智能电网等都是“十二五”期间国家的发展重点,围绕这些重点所需的模具自然也是模具行业的发展重点,其中有许多是需要新开发的,许多技术有待突破。要以此为突破口带动行业整体水平的提高。

我国模具使用寿命低精冲模寿命一般只有国外先进水平的1/3左右,生产周期长,质量可靠性与稳定性较差等长期困扰行业发展的问题下一步亟待解决。与此同时,我国在研发能力、人员素质、对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面也存在较大差距,因此造成在模具新领域的开拓和新产品的开发上较慢,高技术含量模具的比例比国外也要低得多国外约为60%左右,国内不足40%。

模具出口突破1亿美元我们用了10多年时间,从1亿美元发展到10亿美元用了7年时间,现在出口已接近20亿美元了,可以说我国模具行业已经有了相当的基础。但底数大了,要实现“十二五”五年出口翻番的目标,必须积极培育出口基地和重点出口企业。当然扩大外贸,发展出口,不单是为了达到40亿美元的出口目标,而更重要的是要通过这一任务的完成来实现与国际市场的接轨,来促进我国的模具技术及行业综合水平的提高。

中国民营模具企业管理思考

目前我国民营模具企业规模不大,如何坚持走小而专、小而精、小而特的专业化生产道路?在王金玲看来,要根据市场需求和企业的技术、资金、设备等条件,确定企业的产品和市场定位,集中力量逐步形成自己的技术优势和产品优势。在我国模具行业中,民营企业的数量占有很大的比重。据不完全统计,仅浙江省的民营模具企业就有6000多家,一年的模具产值高达60亿元人民币。随着模具工业生产技术水平的提高、装备条件的改善和生产规模的扩大,以及国内外模具市场竞争的日益激烈,如何在现有的基础上进一步加强和改善民营模具企业的经营管理,王金玲提出有五个问题值得在实践中研究探索。

第一,民营模具企业的生产管理模式需要改革。

企业的管理模式不是一成不变的,而是随着生产力的发展,技术水平的提高不断变化的。过去这些模具企业的生产设备是几台普通的车、铣、刨、钻床,老虎钳加砂轮机,一个钳工师傅带几个徒弟,实行从头到尾的“包工制”。欧、美等国家模具企业大部分也是30~50人的小企业,但CAD/CAM应用水平高,数控加工设备多,模具零部件的精度靠先进的加工设备保证,工人严格按工艺操作,每个模具零件的加工都很到位,最后钳工的装修工作量很小,一个50人左右的模具厂,装配钳工一般只有2~3人。模具企业要发展,硬件是关键。国内很多企业为了迅速发展,购买了很多先进昂贵的设备。投入很多,但不一定会有人用。先进设备的使用不仅需要高素质的人才,同时为了达到物尽其用的目的,还要有足够的订单,否则进口设备会被闲置成为“累赘”。在条件不成熟的时候,模具企业没有必要投入太多成本在购买设备上,设备够用就可以。CAD/CAM应用好的模具企业,可以从提高经济效益出发,对现有的包工式的生产管理模式逐步进行改革。目前很多企业在购买ERP系统,但是这些企业都是具备一定规模的模具企业,例如南京南汽模具装备有限公司、苏州汇众模塑有限公司等,并不是所有的模具企业都需要这样的系统。无锡国盛精密模具有限公司就曾学习外资企业先进管理理念,结合企业实际,与南京航天航空大学联合开发,研制出以PDM为核心的CAD、CAE、CAM、CAT的C4P集成系统,进一步实现了CAD、PDM、ERP的集成,提高模具设计与制造的速度和控制能力,提高产品的研发能力。

第二,民营企业的家庭式管理方式和用人机制需要改革。

过去靠艰苦创业积累资金,买设备,建厂房,有了一定的规模,这是家庭成员共同努力的结果。到现在许多企业仍然是老公当总经理,太太当董事长或总会计师。面对激烈的市场竞争新环境,面对企业技术水平的提高和设备条件的改善,面对企业规模的扩大,再沿用过去的“家族式管理”和“任人惟亲”的用人机制,看来已经是过时了。因此私营企业也要“任人惟贤”,“惟才是用”。要让有才能的人负责企业的生产管理、技术管理和营销管理。要真正做到,只要有本事,只要能为企业创效益,不是亲属也要“委以重任”。商场如战场,把有经营管理才能、有技术本领的人放在重要的岗位上,让他“在其位,谋其政”企业才能办好,在激烈的市场竞争中才能立于不败之地。模具企业如何把人才留住,也是一个值得探讨的问题。人才不流动,“一潭死水”,不利于人才的成长和作用的发挥。但人才流动过于频繁,“朝秦暮楚”、“打一枪换一个地方”,也不利于员工经验、技能的积累和企业的发展。从当前情况看,模具企业的经理、厂长,应该在“事业留人”、“待遇留人”和“感情留人”上动脑筋,想办法,把真正有本事的人留住。

第三,模具企业要坚持走小而专、小而精、小而特的专业化生产道路。

要根据市场需求和企业的技术、资金、设备等条件,准确确立自己的产品定位和市场定位是当前模具企业需要重视的问题。我国模具企业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。为了达到经营的目的,什么样的模具订单都可能接。外资模具企业大多围绕汽车、电子、医疗等产业的模具需求,确定自己的产品定位和市场定位。为了在市场竞争中求生存、求发展,每个模具厂家都有自己的优势技术和产品,并都采取专业化的生产方式。许多小企业,由于坚持走小而专、小而精、小而特的专业化生产之路,取得了良好的效益。王金玲秘书长认为,现在国内模具企业的发展要明确自己的方向和目标,不要盲目发展,也不要注重形式主义,要做“小而专、小而精”的企业。

第四,模具企业要在做强的基础上适当做大。

这些企业,过去都是靠自己一点一滴地积累,今年买几台设备,明年盖几间厂房,逐步滚动发展起来的。但现在时代不同了,现在是商务信息时代,互联网已走进千家万户,可为什么只是被年轻人接受,而不被中年企业家认可,为什么不利用电子商务来进行与国际性的接轨呢,让我们的企业老板不出家门就能接到国内外订单,让老外或想和你合作的厂家在网上就能找到你,何乐不为呢?我们整个台州企业尤其是小型企业对网络的意识还是很薄弱,这是阻碍我们企业发展的绊脚石,我们要打破这个绊脚石,我们的企业老板就应该开始学习计算机,掌握互联网,这是成功走出国门走向世界的捷径。

第五,注重联盟的力量。

在竞争日趋同质化的今天,产品的配套服务是企业软实力的体现,模具企业更要注重销售人员培训,注重售后服务,提供个性化服务,以创造美誉度,巩固开发市场。进入一个地域前应更多地了解市场。很多外资模具企业在进入中国市场前进行了详细、全面的调查和分析,以科学的数据作基础,而不是人云亦云地跟风。他们企业的选址、价格的设置都非常的科学,由此可见,成功的企业不是跟着感觉走,而是感性和理性的结合。

中国很多企业喜欢单打独斗,但在当下的竞争环境下,一个人或者一个企业的能力是有一定局限性的。要扩大生产,要规模化,就要构筑全球化的网络,扬长避短,与供应商、渠道商、同行联盟。这是未来发展的一种趋势,已在目前产业集群模具产业园快速发展的过程中得到了印证。在这方面国外的一些企业做得很好,例如葡萄牙的模具企业,通过和波音公司的合作,借此提升整个国家模具品牌的传播力,同样,对于中国企业来说,这也是可以借鉴的一种方式。我们可以让国外出订单和图纸,由我国模具企业来完成设计及加工制作的具体操作,并在此过程中不断学习他们的先进技术及管理理念,加快工业化进程的改造,努力提高企业自身的核心竞争力。

目前国内模具制造企业相比外资模具企业的优势主要还是体现在成本优势上,但这种优势会越来越不明显。国内模具企业的劣势主要体现在管理水平的落后、技术水平的落后、生产设备的落后、人才培训机制的落后等。近年来随着模具企业对先进设备的引用、先进观念的实施使得自身发展速度大大提高,但还存在不足。国内的模具企业多数存在安于现状的想法,并没有意识到企业要想可持续发展还必须不断学习,坚持创新。这就要求企业快速、标准化并且制造流行。而要达到这些就需要企业能够建立快速的反应链,进行企业的优化管理,并能以客户为导向实现对市场的敏锐把握,练好内功,达到内外兼修。西部大开发,中部崛起,新农村建设,中国的模具市场将随着社会经济的发展而不断扩大,随着我们在寻求差异化的路上不断创新,中国模具的价值和影响力将会不断增强。

模具制造信息化智能化路径解析

模具行业发展最关键的还是用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平。目前,CAD/CAE/CAM技术、快速模型制造技术在模具工业中的应用,使模具的设计制造技术发生了重大变革。另外,数控精密高效加工设备在模具的开发和制造水平的应用,如五轴加工机床、高速铣等也大大提高了模具行业的发展水平。

企业的信息化是指企业如何与周围环境条件相协调、开发并利用好信息资源,使生产经营活动借助信息的及时处理、顺畅流通而高质量、高效率的运作。对模具制造行业而言,其信息化内容主要包括模具制造的数字化、集成化、柔性化、智能化、制造过程的虚拟化以及制造过程的网络化和全球化。

众所周知,模具企业多数是中小型企业,而且绝大多数都是从手工作坊式的企业成长而来,在国内模具行业目前仍有许多模具企业采用作坊式的的管理方式,在模具的交货期、成本、质量控制方面存在的问题层出不穷,因此使订单延期或者丢失订单失去客户的情况屡见不鲜。

面对激烈的市场竞争,落后的企业管理手段和水平,使模具企业中的管理和技术人员只能忙于应付,企业投巨资引进的CAD//CAE/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出其应有的效率和水平,因此多数模具制造企业缺乏与其生产硬件相当的活力和市场竞争力。

当然这些问题也已经引起了许多旨在进军国际模具市场的国内模具企业经营者的高度重视。毫无疑问,如何提高企业管理水平,增强企业的竞争力已成为我国模具制造行业参与国际市场竞争迫切需要解决的首要问题。

因此,模具制造企业要想进一步提高其管理水平,具备快速反应和及时调整的能力,没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。通过信息化建设,实现模具制造企业的集成化管理,是促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。

与其他制造行业不同的是模具是典型的按订单进行单件生产的行业,每一个订单或者说每一个模具都需要与客户进行详细的业务和技术方面的沟通,否则有可能产生严重的后果,损失难以估计。因此,从本质上说,模具产品是模具企业的最重要的活动对象,而生产过程是从属于模具产品并且随着模具产品的发展而变化。这样一来,模具企业信息化的根本则转化为模具本身的信息化。

而采用模具制造信息化的管理系统可以为企业提供共享的、一致的、忠实的进程监控平台。在信息化系统中,通过项目计划与进程监控,可以对模具的整个生命周期从确定订单到模型设计、原材料采购、加工生产、首次试模一直到模具修改并按时交货进行实时管理。处在生产一线的管理人员可以直接在该系统中反馈模具生产的实际进度,系统忠实地监控该项目进程的每一个任务,当某一控制点出现延期时,系统会自动发出报警邮件给相关人员,以便及早发现并予以解决。而且,对于一些关键任务,还可以让系统提前预警,以使有关人员及早准备和安排。而且模具制造企业推广信息化在提高其生产率、降低生产成本以及提高产品品质等方面有着意想不到的收益。

通过国内一些模具企业的信息化实际进程可以了解到,模具制造信息化如果能与管理改进有效结合,可以进一步促进企业管理的规范化,提高企业的运作效率和市场竞争力,把企业的管理人员从繁杂的、重复性的劳动中解放出来。对高层管理人员而言可以有更多的时间关注企业的发展方向,加强与客户的沟通,开拓广泛的市场。市场人员则可以进一步加强对客户资源的管理,寻找新的客户。技术主管可以有时间关注模具技术的发展趋势,加强行业内技术的交流,不断提升企业的技术水平,生产主管也可以有更多的时间考虑如何进一步提高工效,提升质量和降低成本,并不断改善。因此,模具企业应该把握住信息化时代所带来的便利与机遇,结合自身特点为己所用,为企业的可持续性发展打好坚实的基础。

优先发展智能模具。何谓智能制造装备和智能模具?所谓智能制造装备是具有感知、分析、决策和控制功能的制造装备,智能模具也是有感知、分析、决策和控制功能的,具有传感、温控功能的冲压模具、压铸模具,具有温控功能、注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造的注塑模具等等都是智能模具。

国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉曾指出,随着我国低成本人力资源难以为继和科学技术水平的不断发展,自动化和智能化制造必然要成为现代制造业的重要发展方向,智能模具也必将随之快速发展。用智能模具生产产品可使产品质量和生产效率进一步提高,更加节材、实现自动化生产和绿色制造。因此,智能模具虽然目前总量还不多,但却代表着模具技术新的发展方向,在行业产品结构调整和发展方式转变方面将会起到越来越重要的作用。智能模具发展好了,必然会对促进整个模具行业水平的快速提升起到有力的带动作用,因而,在行业发展中优先发展智能模具尤为必要。

1、为新兴战略性产业服务的智能化模具:为节能环保产业服务的节能环保型模具。这类模具主要有为汽车节能减排轻量化服务的模具、通过注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造的高光无痕及模内装配装饰模具、叠层模具和旋转模具、多色多料注塑模具、多层共挤复合模具、多功能复合高效模具、LED新光源配套模具和高效节能电机矽钢片冲压模具等。

2、为新一代信息技术产业服务的具有传感等功能的精密、超精密模具。这类模具主要有大规模集成电路引线框架精密多工位级进模、多腔多注射头引线框架精密橡塑封装模具、电子元器件和接插件高精密高速多工位级进模、新一代电子元器件高效多列精密多工位级进模和多功能复合高效成形模、新一代电子产品塑料零件智能成形模具、高精密多层导光板模具和物联网传感器超精密模具等。

3、为生物产业服务的医疗器械精密超精密模具。这类模具主要为通过塑料注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造精密超精密医疗器械注塑模具、生物及医疗产业尖端元件金属不锈钢等粉末注射模、生物芯片模具等。

4、为“高端装备制造产业”服务的智能化模具。这类模具主要有为大型数控成形冲压设备配套的大型精密冲压模具、为重型锻压设备配套的精密锻压模具、为清洁高效铸造设备配套的大型温控精密铸造模具、为非金属成型设备配套的大型精密塑料模具和高等级子午线轮胎及巨型工程胎模具、为大型数控折弯机和智能折弯机配套的大型精密数控可调试无压痕折弯模和智能折弯模具、航空航天及国防工业特殊材料成形模具及快速模具、用于航空航天及国防工业的特殊铸锻模具和特种有色金属冲压模具、动车组齿轮箱模具和超高速>300公里/小时精密轴承模具、军工产品的光学非球面镜片和特种镜片成形模具、塑料金属等材料超薄超精和微特零件的成形模具、为高端制造服务的金属和非金属材料快速高效智能成形模具等等。

5、为新能源产业服务的模具。这类模具主要有兆瓦级风力发电机新型浆叶模具和主轴模具及电机模具等。

6、为新能源汽车产业服务的模具。这类模具主要有新能源汽车电池模具、新能源汽车变速装置模具、新能源汽车以塑代钢和轻金属代钢模具、节能型汽车混合动力装置模具、汽车覆盖件热成形模具及多工位自动化冲压模具等。

据罗百辉介绍,“十二五”期间,中国战略性新兴产业智能模具制造装备发展总目标是以发展智能化模具来带动高效、精密、高性能模具总体水平的提高,以满足“智能制造”配套要求来带动模具为战略性新兴产业服务总体水平的提高,使智能模具水平得到大幅提升,为我国模具行业到2020年步入世界模具强国奠定坚实的基础。具体目标为:

1、以智能化模具为主要代表的高效、精密、高性能模具的水平,中长期目标是要达到国际先进水平,“十二五”期末首先要使智能化模具水平能基本满足智能制造所需。具体目标为:汽车零部件多工位自动化冲压模具占其全部冲压模具的比例从目前的10%左右提高到“十二五”期末的20%左右,进而达到30%左右的中长期目标;具有智能功能的热流道注塑模具占全部注塑模具的比例从目前的20%左右提高到“十二五”期末的40%左右,进而达到60%左右的中长期目标。

2、以智能化模具为主要代表的高效、精密、高性能模具占模具总量的比例从目前的约35%,达到“十二五”期末的40%以上,进而达到50%以上的中长期目标。

3、不断缩短模具生产周期、提高模具使用寿命和稳定性,首先达到“十二五”期末生产周期比现在缩短20%~30%,使用寿命比现在提高20%~30%,用模具制造精细化来提高可靠性和稳定性。

4、不断提高数字化、信息化水平。“十二五”期末使生产高效、精密、高性能模具的企业基本实现CAD/CAM/CAE/PDM一体化,并有40%以上企业基本实现信息化管理。

5、模具自动化生产是重要的发展方向,目前尚处于试验实践阶段,到“十二五”期末争取有5家以上的模具企业可实现模具自动化生产,并在模具智能网络化制造技术、管理方面有重大突破。

三项重大工程

1、智能化冲压模具创新工程该工程主要内容集中在冲压模具的智能化上,工程目标是迅速提升这类模具的智能化水平,通过模具的智能化控制来实现产品的智能化生产,从而大幅度提高产品的生产效率和产品质量,以适应为战略性新兴产业服务,尤其是要适应智能制造的需要。

2、智能化型腔模具创新工程该工程主要内容集中在型腔模具的智能化上,工程目标是迅速提升该类模具的智能化水平,通过模具的智能化控制来实现产品的智能化生产,从而大幅度提高产品的生产效率和产品质量,以适应为战略性新兴产业服务,尤其是要适应智能制造的需要。

3、智能化模具产业化工程项目为使模具装备适应战略性新兴产业的发展,有必要组织实施智能化模具产业化工程项目来推进智能化模具的发展。智能化模具产业化工程主要是以一些技术先进、实力雄厚、具有发展潜力的重点骨干企业为依托,以产、学、研、用相结合的方式,将智能化模具方面的创新成果应用于实际产品之中进行研发,并通过企业技术改造来实现智能模具的产业化,进一步提升企业的核心竞争力,完成好为战略性新兴产业发展配套服务的重大任务。

“百变模具”研制成功

从扬州大学机械工程学院传来喜讯,该校以宋爱平教授为首的科研团队,经过两年科技攻关,终于研制出杆系柔性成形新型模具。此套模具因为可以方便、快速地重构成百种形式的模具成形面,可以替代若干套模具。

据介绍,制造汽车、船舶、航天、航空、军工等产品中板料覆盖件时,需要大量的冲压成形模具。传统模具通常成本很高,且制造周期长。现在有了此类“百变”模具,便可以大大缩短产品的开发与制造周期,并减少模具材料消耗,降低产品成本,特别适用于中小批量的曲面板件成形加工。

快速原型制模只需三天

篇6:国外注塑模具发展现状

“十五”期间,我国模具工业年均发展速度约为18%,与机床工业一起,现已共同进入生产总量世界排名第三的位置。我国虽然已经是模具与机床的生产大国,但还远远不是生产强国,这是不争的事实。模具工业的发展,除了种种其他必须具备的条件之外,装备的改善与进步是十分关键的。

模具加工设备的市场前景

经过“十五”的发展,我国模具行业确实已有长足的进步。主要表现在:三资企业蓬勃发展,使我国模具生产规模和产品水平有了一个很快的发展;非国有经济如雨后春笋般地拔地而起,使我国模具生产规模迅速扩大,产品水平也有较快提高。在港资、台资及外资特别集中的珠三角和长三角地区,随着机械、电子、轻工、建材、通讯及办公设备等企业的兴起,用于企业内部配套的自产自用模具生产也随之大量发展。这一部分模具生产规模约有300至500亿元。全国模具生产总规模,2005年已超过600亿元。据罗百辉预测分析,模具行业“十一五”期间的发展速度预计仍将会在高于年均15%以上的速度上高位运行,“十一五”期间模具生产总量每年大约都会有100至200亿元的增量,目前全国(未包括港、澳、台的统计数)模具生产的总规模已达约1000亿元左右。

如果按平均每年150亿元增量,固定资产投入产出比大致为1:1,投入之中约有60%资金用于购买新设备来计算,则平均每年约会有90亿元用于购置各种设备。这就是模具行业中设备市场的一个概算。虽然这一设备市场与机床工业总规模相比只占不大的比例,但也不能说很小了,不应该被忽视。即使把外资企业主要用外国设备这一块去掉,留给国内机床行业的也起码还会有每年60亿元左右的设备市场。如果国内设备水平和服务具有竞争能力,外资企业也是愿意选购价廉物美的国内设备的。因此,如果机床行业能把握好这一块市场,“十一五”期间这300亿元左右的市场用“庞大”两字来形容也不为过。

模具行业对设备的基本要求

与其他机械加工相比,模具加工有其一定的特殊性,这些特殊性主要是:1.大多数模具需要在实芯金属模块上加工出形状复杂的空间曲面,随着模具不断向大型化发展,模块重量也将越来越大,现在有的已达几十吨;2.大多数模具外形为长方体或正方体,很少有窄长形的,主要加工量集中在凹模和凸模上;3.随着模具制品要求越来越精密、复杂,对模具加工精度的要求也越来越高,现在许多模具的加工精度已达±1~2μm,不久将很快发展为小于±1μm;4.随着用户对模具生产周期的要求越来越短,模具加工就要满足高效、快速,且有一定柔性和长时间满负荷不停顿运行等要求。根据上述4条特殊性,就对模具加工设备提出了如下一些基本要求:1.机床要有好的刚性和与模块重量相适应的大承载能力;2.工作台面尺寸要与模具外形尺寸相适应,宜于长方形或正方形及圆形,不宜窄长,而高度方向及其行程却要求有较大空间;3.要有高的精度及精度保持性;4.要能快速高效地去除余量,且有很高的可靠性,以保持连续长久满负荷运行;5.为适应复杂的空间曲面加工,且有大量的加工量,因此要求机床能多轴联动,且配有大信息容量的数控系统。

上面只提出了一些大多数模具加工对设备的基本要求,此外尚有不少特殊要求。例如加工塑料的机床就要求有更高的速度,但由于切削力小,为降低成本,机床可采用轻型结构;试模用的研配压机则不要求其高效快速,但要求有反转动能以便修模;某些简单工序的大量重复加工可用专机等等。同时,复合加工、柔性加工和在线检测也是模具加工的要求。

国产模具设备竞争力分析

目前,国内机床行业所生产的国产设备,除了少数高档设备国内缺乏自主创新能力,一时还难以满足之外,大部分是国内技术和能力能够满足,却因为机床行业未重视模具行业这一块市场和对模具加工一些特殊要求缺乏认真分析研究所致。其主要表现是:1.产品未针对模具行业特殊要求进行开发,主体结构不能很好适应模具加工,包括工作台尺寸及承重、机床的刚性及稳定性、长时间满负荷运转的可靠性、高速高效高精度及大余量空间曲面加工等;2.设备上的许多零部件、配套件质量不过关,尤其是某些电子元器件、某些机械零部件和数控系统等;3.由于企业体制、机制和管理上的原因,包括装配质量和综合服务水平不高在内,特别是售后服务跟不上,致使模具企业轻易不敢选用国产设备。

就模具行业设备市场这一块,与进口设备相比,国产设备在性能、可靠性、精度、质量、交货期和综合服务能力等方面都缺乏竞争力。究其原因,一是自主创新能力薄弱,二是不重视模具行业中的设备市场,三是体制、机制和管理等跟不上。

以数控机床为例来说,2005年我国数控机床产量已突破6万台,数量和产品水平都已有了长足的进步,但其国内市场占有率却不到30%(有资料说2004年是26.9%),在模具行业,恐怕是20%都到不了。为什麽会这样?我认为大致有三方面原因:一是国内市场对数控机床有强劲的需求,尤其是中低档产品量大面广又易于生产,大多数机床厂都任务饱满,这就使许多有关企业不再去追求高、精、尖、难的品种和中高档产品了;二是绝大部分机床企业自主创新能力薄弱,核心技术和关键技术掌握得少,即使有心要去开发中高档产品,却是心有余而力不足;三是模具行业虽然有较为庞大的设备市场,但由于模具加工的特殊性,特别是个性化要求比较突出,模具企业又大都是中小企业,对数控设备的订货难以形成较大批量,因此要满足模具行业需求,确实有较大难度,必须花大力气,而且还会有一些风险,还要有水平才行。鉴于这三方面原因,所以国内机床生产企业对模具行业设备市场至今仍不重视或无暇去顾及,只好听任进口设备去唱主角。

现在模具行业设备市场中,中高档产品基本上已被日本和欧美国家所占领,中低档产品主要从我国台湾进口。现在韩国设备已开始呈现不断扩大其市场占有率的趋势,而多数国内机床企业仍对此无动于衷,还在局外游移。

国产模具设备行业发展建议

鉴于国内机床行业尚不重视模具行业中的设备市场,国产设备在这一市场中的很低的占有率,罗百辉指出,机床行业应该密切关注模具行业的发展,重视模具行业中的设备市场,即使是在目前任务饱满的情况下,也应从长远发展出发,从战略高度去认识,并对这一市场进行充分研究与正确定位。

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