模具制造业的现状及发展状况论文.docx

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模具制造业的现状及发展状况论文

郑州交通职业学院

毕业论文

论文题目：

模具制造业的现状及发展状况

所属系别机电工程系

专业班级

姓　　名

学　　号

指导教师

撰写日期2015年5月

摘要

伴随着十六届五中全会的召开，“提高自主创新能力”被提升到了国民经济发展更高的战略高度。

国家、社会和企业都已经充分认识到，中国制造业未来的发展必须依靠自主创新，走创业之路。

近几年，中国模具产业总产值保持持续增长。

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还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。

因此我们不仅要好好的加强模具技能的训练，以达到熟能生巧的本领，而且更重要的是必须学习系统的冲压知识，和冲压与热处理过程，使每个模具工作者都能系统有效的学习相关知识，以期促进冲压工艺的推广应用。

关键词：

模具制造业，发展现状，发展方向。

Abstract

AlongwiththeconveningofthePlenum,"toimprovethecapabilityofindependentinnovation"hasbeenelevatedtoahigherstrategicheightofnationaleconomicdevelopment.Thestate,societyandenterpriseshavebeenfullyawareofthefuturedevelopmentofChina'smanufacturingindustrymustrelyonindependentinnovation,totaketheentrepreneurialpath.Inrecentyears,China'smoldindustryoutputtosustaingrowth.AlthoughChina'smoldindustryinthepasttenyearshasmaderemarkabledevelopment,butmanyaspectsoftheindustrialcountriesthereisstillalargegap.Forexample,theproportionofprecisionmachiningequipmentmoldprocessingequipmentisstillrelativelylow,nothighpenetrationofCAD/CAE/CAMtechnology,manyadvancedmoldtechnologyapplicationsalsonotwideenough.Therefore,wemustnotonlystrengthenthegooddieskillstrainingtoachievetheabilityofpracticemakesperfect,butmoreimportantly,mustlearnthesystemknowledgeofstampingandpunchingandheattreatmentprocess,sothateachmoldworkerscansystematicallyandeffectivelylearnrelevantknowledge,inordertopromotethepopularizationandapplicationofthestampingprocess.

Keywords:

moldmanufacturing,developmentstatusanddevelopmentdirection.

1引言

近年来塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾。

但同时我们应感受到客户对于塑料制品的质量要求越来越高，这就对企业所生产的塑料模具的技术提出了更高的需求，对此本网记者采访了北京模具工业协会的高级工程师单加祥先生。

2模具的发展历史与现状

2.1模具的发展历史

所谓模具，就是在工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。

简而言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。

它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

据我国考古发现，早在2000多年前，我国已有模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。

1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。

我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。

在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元。

我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。

一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。

一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竞争力,因此其在国际市场前景看好。

2.2模具的发展现状

受到前一段全球金融危机影响，但是我国模具整体实力进一步加强，2009年中国模具销售额仍达到950亿元人民币，约合140亿美元，比2008年增长约9%；中国模具进口20.04亿美元，与2008年基本持平；模具出口额达到19.22亿美元。

近两年来中国的模具制造技术水平又有了新的提高。

从模具产品进出口的地域来看，华东地区的江苏、浙江、上海、山东均位列中国进口和出口模具的十大省市之中。

长江三角地区在模具制造整体水平的数量和质量上均已在国内处于行业重要位置。

2009中国国际模具、制造应用设备及相关工业展览会（dmc2009）在沪举办无疑占据行业的“地利”之先。

在2009年世界经济变数加大，我国制造业积极应对的形势下，国务院新近通过的《装备制造业调整和振兴规划》中都把提升模具及其制造装备的技术水平作为其重点内容。

由此，在国家重大专项中的关键功能件项目中有关的模具项目专利也体现了模具工业在制造业中所占的重要地位。

作为上游行业的基础装备行业，积极跟踪下游行业的技术进步和市场需求，是模具制造业努力开拓市场和提升技术水平的重要方面，关键零部件技术实现自主，新能源汽车专用零部件技术要达到国际水平，实施关键零部件产业化以及独立公共检测机构和产学研相结合的汽车关键零部件技术中心建设、汽车发电机动力模块生产体系、掌握车身开发技术，这些要求一个重要的方面是汽车模具技术来都体现；我国已成为全球最大的电子信息产品制造基地，在通信、高性能计算机、数字电视等领域也取得一系列重大技术突破。

2.3模具工业的发展表现

近年来，中国模具工业快速发展主要表现为：

一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及经济快速的方向发展，技术含量将不断提高，模具制造周期不断缩短；模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展；模具企业将继续向技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

二是行业重点骨干企业队伍将会不断扩大，并且会在行业中发挥越来越大的作用。

近两年来，中国的模具制造技术水平又有了很大的提高，有些已接近或达到国际水平。

三是将会有更多的企业越来越重视创新、品牌、专利、高新技术等字眼，他们在积极采用先进适用技术，用信息化来带动工业化的同时，也必将越来越多地创造出自己的高新技术产品、专利和名牌，也将有更多的企业进入各级高新技术企业的行列。

四是公共信息服务平台将会得到更快发展，其各项服务功能和对广大中小企业生产力的提升作用也将更加显现。

模具城（园区、集聚生产基地）能为广大模具企业提供多方位服务，作为工业信息化部中小企业信息化推进工程的重要内容，模具行业中小企业服务平台——模具行业中小企业精益研发服务平台建设项目启动说明会将是国家对实体经济中，中小企业为对象建立多种形式的服务平台的一个具体服务形式，必将助力园区建设，提升中小模具企业水平。

2.4冲压模具制造业的基本状况

在国家产业政策的正确引导下，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。

这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力反面，都有较大差距。

标志冲模技术先进水平的多工位多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。

有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。

但总体上在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。

汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。

高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。

NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。

这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。

模具表面强化技术得到广泛应用。

3模具制造业的地位与分类

3.1模具制造业在国民经济中的地位

利用模具成型零件，是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。

采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而取得很高的经济效益。

因此，模具在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。

例如：

70％以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80％以上的塑料制品，70％以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具来生产。

由此可见，利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。

因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”；美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可低估其力量的工业”；日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。

我国将模具工业视为整个制造业的“加速器”。

从另一方面来看，机床、刀具工业素有“工业之母”之称，在各个工业发达国家中都占有非常重要的地位。

由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用，使得模具行业的产值已经大大超过机床、刀具工业的产值。

这一情况充分说明了在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈争夺的过程中，愈来愈多的国家采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术、经济和国力发展的关键。

从我国的情况来看，不少工业产品质量上不去，新产品开发不出来，老产品更新速度慢，能源消耗指标高，材料消耗量大，这都与我国模具生产技术落后，没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。

因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，尽快缩短和发达国家之间的差距，加速实现社会主义现代化步伐，惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具在国民经济中的关键作用。

3.2模具的具体分类

科学地对模具进行分类，对有计划地发展模具工业，系统地研究和开发模具生产技术，研究和制定模具技术标准．实现专业比生产，都具有重要的技术经济意义，对研究和制订模具技术标准体系，具有更重要的价值，是其基础。

模具分类方法很多，过去常使用的有：

按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；按使用对象分类如汽车覆盖件模具、电机模具等；按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。

这些分类方法中，有些不能全面地反映各种模具的结构和成形加工工艺的特点，以及它们的使用功能。

为此，采用以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象为主的综合分类方法，将模具分为十大类，又可根据模具结构、材料、使用功能以及制模方法等分为若干小类或品种。

冲压模具（冲模）：

冲裁模（无、少废料冲裁、整修、光洁冲裁、深孔冲裁精冲模等），弯曲模具，拉深模具，单工序模具（冲裁、弯曲、拉深、成形等），复合冲模，进冲模；汽车覆盖件冲模，组合冲模，电机硅钢片冲模板材冲压成形

塑料成型模具：

压塑模具，挤塑模具，注射模具（立式、式、注射模具）；热固性塑料注射模具，挤出成形模具（管材、平机头等）发泡成形模具，低刀具工具泡注射成形模具，吹塑成形模具等塑料制品成形加黄岩工艺（热固性和热塑性模塑料）

压铸模：

热室压铸机用压铸模，立式冷室压铸机用压铸模，冷室压铸机用压铸模，全立式压铸机用压铸模，有色金属（锌、铝、铜、镁合金）压铸，黑色金属压铸模有色金属与黑色金属压力铸造成形工艺

锻造成形模具：

模锻和大型压力机用锻模，螺旋压力机用锻模，平锻机锻模，辊锻模等；各种紧固件冷镦模，挤压模具，拉丝模具，液态锻造用模具等金属零件成形，采用锻压、挤压

铸造用金属模具：

各种金属零件铸造时采用的金属模型金属浇铸成形工艺

粉末冶金模具成形模：

手动模：

实体单向压制、实体双向压制手动模；实体浮动压模

机动模：

大型截面实体浮动压模，极掌单向压模，单向、双向压模，浮动压模

整形模：

手动模：

径向整形模，带外台阶轴套类整形模，带球面件整形模等

机动模：

无台阶实体件自动整形模，轴套拉杆式半自动整形馍，轴套通过式自动整形模轴套全整形自动模，带外台阶与带外球面轴套全整形自动模等粉末制品压坯的压制成形黄岩艺。

主模具电加工设备用于铜基、铁基粉末制品；机械零件，工具材料与制品易热零件等

玻璃制品模具：

吹一吹法成形瓶罐模具，压一吹法成形瓶罐模具，玻璃器皿用模具等玻璃制品成形工艺

橡胶成型模具：

橡胶制品的压胶模、注射模。

橡胶轮胎模，“O”形密封圈橡胶模等橡胶压制成形工艺

陶瓷模具：

各种陶瓷器皿等制品用的成形金属模具陶瓷制品成形工艺

经济模具（简易模具）：

低熔点合金成形模具，薄板冲模，叠层冲模，硅橡胶模，环氧树脂模，精铸模，叠层型塑料模，快速电铸成形模等适用多品种少批量工业产品用模具，有很高经济价值。

4模具材料的热处理

4.1热处理的基本常识

热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。

其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。

钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。

正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。

淬火后钢件变硬，但同时变脆。

为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650摄氏度的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。

表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。

为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。

表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。

化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。

化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质（气体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。

渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。

化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

4.2模具材料的热处理工艺

一般来说，对模具的热处理加工要做好以下几点。

合理选材。

对精密复杂模应选择材质好的微变形模具钢，对碳化物偏析严重的模具钢应进行合理锻造并进行调质热处理，对较大和无法锻造模具钢可进行固溶双细化热处理。

模具结构设计要合理，厚薄不要太悬殊，形状要对称，对于变形较大模具要掌握变形规律，预留加工余量，对于大型、精密复杂模具可采用组合结构。

精密复杂模具要进行预先热处理，消除机械加工过程中产生的残余应力。

合理选择加热温度，控制加热速度，对于精密复杂模具可采取缓慢加热、预热和其他均衡加热的方法来减少模具热处理变形。

在保证模具硬度的前提下，尽量采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。

对精密复杂模具，在条件许可的情况下，尽量采用真空加热淬火和淬火后的深冷处理。

对一些精密复杂的模具可采用预先热处理、时效热处理、调质氮化热处理来控制模具的精度。

在修补模具砂眼、气孔、磨损等缺陷时，选用冷焊机等热影响小的修复设备以避免修补过程中变形的产生。

另外，正确的热处理工艺操作（如堵孔、绑孔、机械固定、适宜的加热方法、正确选择模具的冷却方向和在冷却介质中的运动方向等）和合理的回火热处理工艺也是减少精密复杂模具变形的有效措施。

4.3模具材料的热处理的注意事项

关于材料问题，自从用H13（4Cr5MoSiV1）替代3Cr2W8V制造铝型材挤压模具以来，4Cr5MoSiV1便成为制造铝型材挤压模具的主导钢材，这类模具的服役部位均在元钢疏松最大的中心处，因此原材料或锻坯的中心疏松直接影响模具的质量，从而严重影响铝型材的表面质量。

采用冶炼钢锭及自由锻造生产的模块质量较好，在用常规冶炼法生产的棒料（元钢）上锯下的坯料直接制作的模具，由于中心疏松严重很难保证铝型材模具工作面的质量。

关于热处理问题钢材的固有特性只有经过正确的热处理才能充分发挥出来。

淬火和回火4Cr5MoSiV1的淬火温度范围为1020~1050℃。

采用上限淬火温度可以提高显微组织中的合金浓度，从而提高模具的耐热性、耐磨性；采用下限温度淬火（或低于下限温度），显微组织中的合金浓度降低，合金元素的作用未能充分发挥，影响模具的耐热性和耐磨性。

模具热处理厂必须从充分发挥材料性能的立场选用淬火温度，不能只从自身利益出发，选用低温加热。

回火是消除淬火应力、调整硬度的工序，4Cr5MoSiV1的回火温度必须≥渗氮温度（560℃），这样模具经渗氮处理后，可保持模具心部足够的强度。

关于渗氮（氮化）问题，渗氮是提高模具耐用度、改善铝型材表面质量不可缺少的工序。

渗氮层的脆性是影响质量的重要因素，脱碳层、过厚的化合物层（ε相—Fe2~3N）是影响渗氮层脆性的主要因素；材料的中心疏松、链状碳化物分布是模具质量低劣的先天因素。

关于质量控制问题控制铝型材挤压模具的质量要从材料和热处理同时进行。

材料是基础，要对元钢或锻毛坯进行中心疏松检查（抽查），把中心疏松限制在1~1.5级。

热处理检查主要进行表面脱碳和耐热性检查，两者均在试块上进行，试块的材料和热处理均与模具一样，淬火前磨平上、下面，淬火、回火后，用金相砂纸擦去表面氧化膜，而后用维氏硬度测试硬度数十次（越多越好），把每次所测的硬度数据绘成如下图2所示的包容连线，这种统计分析方法便可显示模具中心疏松造成的硬度均匀度。

耐热性检查可以在脱碳试样上进行。

先磨去试样的脱碳层，而后测试硬度，用模具工作时所能达到的最高温度连续加热8小时，而后测试硬度，反复加热三次。

加热前后硬度的差值大小，便是衡量耐热性的依据。

5模具制造业的发展前景与趋势

5.1模具制造业的发展方向

随着科技的发展现在的办公自动化设备已经不能满足于企业和社会发展的目前电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。

用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。

模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。

中国模具行业日趋大型化，而且精度也越来越高，模具精度直接决定企业竞争力。

中国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能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。

随着模具标准化工作的普及和模具标准件的广泛应用，中国模具行业的制造周期越来越短，在国际上的竞争力也越来越明显。

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。

同时，快速经济模具的前景十分广阔。

由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。

另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。

随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。

随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。

模具行业中压铸模的比例将不断提高。

随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。

随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。

5.2冲压模具制造业的发展趋势

发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。

可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。

第一要以冲压模具产品发展重点。

冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。

目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。

这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。

汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。

高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。

多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。

精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。

第二要以冲压模具技术发展重点。

模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。

因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。

模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。

为了提高CA