我国模具行业现状与发展

第一节 冲压模具的现状与发展

一、冲压模具的基本情况

按我国标准，模具产品共分10大类46小类，冲压模具是其中的一大类。冲压模具约占模具总量的40％以上。冲压模具共分7小类，他们是：普通冲压模、级进模、复合模、精冲模、切断模、拉深模及其他类冲压模。也有一些习惯称呼被采用，如汽车覆盖件模、电动机硅钢片冲模等。按模具服务对象分，模具包含好几小类的模具。

（一）冲压模具需求及供应总体状况

据中国模具工业协会发布的统计材料，我国(统计未包括港、澳、台，下同)冲压模具总产出约180亿元，其中出口0.59亿美元，约合4.9亿元。据我国海关统计资料，我国共进口冲压模具4．28亿美元，约合39．7亿元。从上述数字可以得出，我国冲压模具总需求约219．7亿元，总供应约180亿元，市场满足率81．9％。其中国内市场，总需求214．8亿元，总供应约175．1亿元，市场满足率81．5％。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：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的中低档模具。技术含量高的中高档模具市场满足率要低于冲压模具市场总体满足率，中高档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价格低许多，具有一定的竞争力，国际市场前景看好。

1993年-2005年中国冲压模具产值统计

（二）冲压模具设计制造技术状况

1）模具CAD／CAM及CAE技术状况

我国模具CAD／CAM发展已有二十多年历史，20世纪80年代初，华中理工大学、上海交通大学、西安交通大学、浙江大学、北京机电研究所、北京机电研究院等一批大专院校和科研单位开始究冷冲模的CAD／CAM技术，以后陆续形成了商品化软件。由华中工学院和七三三厂于1984年共同完成的精冲模CAD／CAM系统，是我国第一个自行开发的模具CAD／CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等单位于1986年共同完成的冷冲模CAD／CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD／CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD／CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来；国内汽车行业的模具设计制造开始采用CAD／CAM技术。国家科委"863"计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，两家共同开发的汽车车身与覆盖件模具CAD／CAPP／CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD／CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年，一汽引进了板料成形过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。随后，北京航空航天大学的SheetForm、吉林大学的KMAS及湖南大学和华中科技大学的板料成形CAE软件也逐步在生产中得到应用。21世纪开始CAD／CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本上都有CAD／CAM手段。其中部分骨干重点企业还具备CAE能力。但是成千上万不上规模的冲压模具生产厂点还没有CAD／CAM能力。例如，浙江金华一带和河北黄皮一带都有几百个乃至上千个冷冲模具生产厂点，绝大部分都是家庭作坊式的企业，大部分都没有CAD／CAM能力。从企业个数的比例来说，CAD／CAM的普及率还较低。但是，从一些具有一定规模的企业来说，普及率已比较高。

在CAD／CAM技术的引进方面，我国还存在不少问题。例如，缺少规划、引进混乱、偏爱高档、消化不良、使用效率低下、二次开发不够，以及没有根据我国模具行业的实际情况，应坚持以微机级软件引进为主的方针等。虽然CAD／CAM技术在冲压模具主要生产厂家得到了广泛应用，但在全行业还存在较大空白。一些国有企业的模具生产部门因缺乏资金，许多作坊式的模具生产小厂缺乏必要的技术人才，至今仍然采用传统的手工绘图方式，数控加工的使用率也很低。引进的CAE软件由于二次开发工作量大，尚未达到一定水平，运用情况还不理想。

2）模具质量状况

模具质量主要反映在精度和寿命方面，其次是结构和外观方面。当然，一套好模具，还应该是维修方便的。由于我国冲压件批量往往偏小，因此我国冲压模具在国内市场上寿命问题相对来说并不十分突出，而精度达不到要求、结构不合理、外观质量差往往成为质量的主要问题。现在我国一些主要冲压模具生产企业正在积极贯彻IS09000国际质量体系标准，有些已通过了认证。这些企业所生产的冲压模具质量状况普遍较好。由于部分企业质量意识不强，加上设计水平和装备水平较差，因此产需之间质量纠纷也时有发生。为了满足市场需要和缩短与国外的差距，我国的模具企业除了应加强质量观念以外，还应在模具设计、材料选用、工艺改进、装备改善和企业管理方面多下工夫。

（三）模具专业化程度及分布状况

我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30％左右，我国冲压模具自产自配比例约为70％。这对推行生产专业化产生有很大的不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具生产专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模生产专业化程度就较低。由于自配比例高，因此冲压模具生产能力的分布与冲压件生产能力分布基本一致。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不与冲压件生产能力分布一致，其布局往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的生产能力，江苏有较强的精密冲模的生产能力，而模具的用户大都不在本地。

二、冲压模存在的主要问题

我国冲压模具存在的主要问题与其他模具类似，模具生产周期、质量和数量仍旧是关键。与国际水平相比，我国冲压模具生产周期要比国外先进水平长；寿命和精度差距也较大。数量的不足主要反映在大型、精密、复杂、长寿命模具上。存在这些问题的主要原因是：

1）行业结构(如企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构)不合理。

2）企业综合素质欠佳、设计制造水平较低、开发能力弱、管理较落后；

3）模具人才严重不足；

4）资金投入不够；

5）专业化、标准化、商品化程度低，协作差；

6）模具材料及相关技术落后；

7）模具生产企业的效率和效益较低。

三、冲压模具的发展方向

1、冲压模具发展的重点

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。

1）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。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和大型精冲模，并不断提高其精度。

2）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技术应用，并持续提高效率。特别是板材成形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。例如以色列Cimatron公司的Quick系列产品、美国DE／CAM公司的powerSHAPE系统、日本日立造船信息系统株式会社的三维CAD／CAM系统space—E软件、日本UNISYS株式会社的CADCEUB软件等都是专用化程度较高的软件。板材CAE软件系统应向横向拓展、纵向深化和多维感知扩展。为了提高CAD／CAE／CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。在加工技术方面，发展重点是高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度ll~rn以下和表面粗糙度Ra．≤0．1微米各种精密加工。提高模具标准化程度、搞好模具标准件生产供应，也是冲压模具技术发展重点之一。

为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种超硬处理(如TD处理等)技术也是发展重点。由模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型／模具制造及计算机辅助应用技术等形成的全方位解决方案，为模具开发与工程提供服务，全面提高了企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。

2、冲压模具专业化标准化

由于历史和体制上的原因，我国模具标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化程度比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展。根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供。2）按模具种类划分，专门从事某一类模具(如冲压模具)生产。3）在某一种类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具(例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等)，组织专业化生产。4）专业生产模具中的某一些零件(如模架、冲头、弹性元件等)供给模具生产企业。5）按工序开展专业化协作。例如目前社会上的专门从事模具设计的公司、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托任务的企业以及专业从事抛光业务的企业等等。这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。这方面，虽然我国已有了一定进展，但专业化的路途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势发展需要。

标准化是基础，各国都很重视。我国模具标准化工作始于1983年“全国模具标准化技术委员会”成立以后。经过20年，在冲压模具方面，已经有了相应的基础标准、工艺质量标准、零部件标准、模架标准和相关标准，已共计颁布国家标准和行业标准125个标准号。由于汽车冲压模具的特殊性，我国汽车模具行业还制定了汽车冲压模具零部件中的14个通用装置、244个品种，共363个标准。这些标准的制定和宜传贯彻，促进了我国冲压模具标准化程度和水平的不断提高。随着技术进步和行业发展，早年以前颁布的部分冲压模具标准有些已不能适应现状，因此标准的修订和补充工作尚在不断进行。有些企业已开始制定企业标准。随着模具标准化工作的不断进展，模具生产专业化程度也必将不断提高。

3、模具行业调整

行业调整是一个十分繁重的任务，模具行业更是如此。模具行业面临的调整任务主要有：企业组织结构的调整，模具产品结构的调整，模具技术结构的调整，模具进出口结构的调整等。

1）模具企业组织结构的调整。使尽可能多的产品厂的模具分厂(车间)独立出来，成为面向社会、自负盈亏的独立法人是调整的方向。政府有关部门和行业协会已为此作出了不少努力，并已取得一定成效。

模具企业按小而精、小而专、小而特的方向发展，有些大型企业可以按精而专的方向发展，并且在条件成熟情况下企业之间进行联合，以及发展产、学、研和科、工、贸相结合的联合体，也是调整的方向。

2）模具产品结构的调整。随着汽车工业、电子信息工业和家电工业的发展，冲压模具市场结构正在发生很大变化。与此相适应，冲压模具产品结构必须进行相应的调整。例如汽车覆盖件模具、汽车零件精冲模具、高精度高难度的引线框架冲模、接插件多工位级进模、各种电动机定转子级进冲模等，其产品种类和产量必将有很大发展，有关企业必须根据市场需求来调整其产品结构。总体来看，应不断提高技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具的比例。

3）模具技术结构的调整。21世纪已进入信息时代，信息时代的技术发展日新月异，模具行业和企业要发展，必须把握时代脉搏，必须自觉和主动地调整自己的技术结构。传统的模具设计制造技术必须用先进适用的高新技术进行改造。模具的技术含量必将逐步而快速地提高。现代化工业企业管理技术也必将逐步替代作坊式的管理模式。模具行业和模具企业，只有不断进行技术结构的调整，才能在瞬息万变的市场经济中立于不败之地。

4）模具进出口结构的调整。我国冲压模具进口4.78亿美元，出口0.59亿美元，进出口相抵后净进口4.19亿美元，进出口之比为8.10：1。我国的冲压模具出口量只占生产量的1.83％。这样的结构明显不合理。模具工业发达国家，模具产出中一般都有30％左右的出口，出口模具大大多于进口模具。

我们虽然不可能在短时期内达到模具工业发达国家一样的进出口结构，但努力扩大出口，逐步改善出口结构，经过若干年努力，尽量做到进出口基本平衡，则应该是我们调整的目标。

第二节 塑料模具的现状与发展

近年来我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。

我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，仅汽车行业将需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。

建筑、建材业塑料建材可大量代钢、代木、替代传统建材，将在今后得到越来越多的应用。预测2005年建筑用塑料制品占总产量16%，约400万吨，因此塑料建材模具需求量将增长较快。由于国家已明令禁止使用铸铁管道，代之以塑料管材，预计2010年全国新建住宅室内排水管80%及城市供水50%将采用塑料管。同时，国家正在大力发展塑料门窗，到2010年塑料门窗和塑料管的普及率将达到30%~50%，塑料排水管的市场占有率将超过50%。

家电行业近期家电业所需模具量年增长率约为10%。一台电冰箱约需模具350副，价值约400万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副，价值约700万元。则仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。

汽车、摩托车业汽车工业是中国国民经济五大支柱产业之一，增长速度惊人，因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元；每一型号的摩托车将近千副模具，价值1000多万元。据估计汽车、摩托车行业每年需要100多亿元的模具，而我国大型精密模具的制造能力不足。据介绍，目前我国中高档轿车的覆盖件模几乎全部为进口产品。因此，发展自己的科技含量高的大型精密汽车覆盖件模具是今后的重要工作。

国外发达国家模具标准化程度为70%~80%，而我国只有30%左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25%~40%，并可减少由于使用者自制模具标准件而造成的工时浪费。应用模具CAD/CAM技术设计模具已较为普遍，推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CAD/CAM技术、提高模具的精密度有重要意义。以往的模具即使只损坏了一个部件，也将无法使用。由于不是标准件，市场上很难有相应产品，要到生产厂家去更换部件，费时费力。而如果采用标准件，则可以很方便的维修、更换，这将大大提高模具的使用寿命。

随着人工合成技术的不断提高，塑料无论是性能、品种、产量都有大幅度地提高、成本也有所降低。塑料制品发展十分迅猛，已深入到各个领域。因此，各种塑料成型模具也有了相应的飞速发展。

首先塑料成型的方式及其模具类型日益增多。例如：注射模已从单纯的熔融态塑料的注射成型发展到现在的双色(料)注射、气体辅助注射、多点时间控制热流道浇口注射、一次注射二次合模等各种注射成型塑料模。各种塑料成型方式的混合能达到成型复杂制件的目的。例如：吹塑成型模从单纯的吹塑模发展到现今的注、拉、吹一体化成型模。气体辅助注射成型极大提高了塑制品的表面质量，简化了塑制品的结构，节约了用料，因而正在被推广使用。但其相应的注射设备结构变为复杂，投资将增大，这是影响其推广使用的制约因素。热流道注射模已从多点烧口同时注射，发展到多点热流道浇口按塑料流动情况进行有序时间控制注射，从而减轻了熔接痕，大大提高了大型塑制品的表面质量和强度。在塑料成型时复一层带有图案的薄膜或织物，从而减少二次加工成本的模具也已运用于大批量生产。例如汽车内装饰件模具，用于IT的塑封模，由于运用计算机技术对注射过程进行分析，对模具浇口进行合理布置，大大提高了IC塑封环节的合格率。

其次是各种超大型、超精密、超长寿、超高效以及众多特殊要求的模具也有相当的发展。例如：近50t重的超大型垫仑板模具；35t的洗碗机模具；大型的冰箱内胆吸塑模；型芯仅几丝的光纤通讯接插件模具；制件精度为0．5p．m的小模数齿轮模具；达到光学要求的高表面质量的汽车车灯模具；寿命长达百万模次以上的超长寿命模具；拉制速度达每分钟数lorn的高速塑料挤出模具；脱模机构相当复杂的四通水管成形模具等等都已研制成功，并已批量生产。

在模具设计中越来越注重提高制品的成形速率，为此在模具冷却系统设计中采取了很多的措施。例如：均衡的冷却系统；高导热率材料的选用；热管的选用；合理的冷却回路的设计等等，不但可以使塑料制品的变形得以减少，而且大大提高了生产效率。一次开模可得上百个零件的多层、多腔超高效注塑模，也是高生产效率模具的典型。多层模具可以使用与单层模具同样锁模力的注塑机、却生产出几倍于单层模具的零件，其效率之高可想而知。

模具CAD／CAM／CAE的广泛应用为塑料成形模具的设计、制造开创了广阔的天地。各种计算机辅助设计(CAD)软件已从借用“机械设计”软件而发展到现今的专用模具设计软件。专用模具设计软件充实了诸如各种模具结构等经验的智能化知识库，因而不但缩短了模具的设计周期，而且提高了模具的设计质量。各种反向工程软件的应用，大大缩短了对原型的测绘时间，并提高了测绘精度。Nvpv计算机辅助制造(CAM)软件也已从过去的简单造型功能、单纯的刀具轨迹编程，提高到能进行复杂造型，编制的程序却更简单，还充实了大量的切削经验数据，因而更加实用，大大缩短了编程时间，提高了生产效率和加工质量。Nvhio计算机辅助分析(CAE)软件无论是使用性，还是实用性均有很大的提高，为模具设计中浇口的选用、冷却分析、变形分析提供了可信的参考意见，为缩短模具制作周期，提高塑料制品质量创造了条件。

模具加工手段的日新月异也是当今时代的特点之一。各类更高加工速度、更高加工精度、更加智能化的数控加工机床的推广使用，大大缩短模具的制造周期，提高了模具的制造精度。例如：具有模糊功能的电加工机床，可以降低电加工机床操作人员的技术等级；主轴转速大大提高的数控高速铣等机床的出现和大量使用，既可以加工相当硬度的材料，又可以提高加工精度，缩短了模具制作周期；高性能的刀具和石墨电极的大量使用，提高了加工效率和加工质量。多轴联动加工中心，则可加工相当复杂的型面模具零件。一副大型注塑模从过去9个多月的制作周期缩短到现今的9周甚至更短，如果没有上述的设计和加工手段的变革，这些成就简直无法想像。

各种新型模具材料的出现和使用，改变了过去只用一种45钢的局面，为提高模具质量、增加模具使用寿命、缩短模具制作周期创造了条件。各种易切削预硬钢等大量新钢种正被大量使用，满足了各种模具的需要。模具钢由于成分、冶炼、热处理、锻造等方法及设备的改进，使其性能有了很大的提高，从而大大提高了模具的质量、加工效率和寿命。

据业内专家日前预测，2005年，中国塑料模具市场的产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将达到2亿美元左右。产值增长，也就意味着市场在日渐扩大。近年来，我国塑料模具业的发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例还将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。

专家分析认为，我国塑料模具之所以发展得快，主要有两个方面的原因。

一是我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。据悉，仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨，加上其他行业的市场需求，将大大增加对模具的需求量。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。

同时，发达国家相当多的塑料模具企业移师中国，也是国内塑料模具业迅速发展的重要原因。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低，都是吸引外资的优势，所以，中国塑料模具市场的前景辉煌。

据专家介绍，每一种型号的汽车都需要几千副模具，价值上亿元；每一型号的摩托车将近千副模具，价值1000多万元。据估计，汽车、摩托车行业每年需要100多亿元的模具，而我国大型精密模具的制造能力不足，中高档轿车的覆盖件模几乎全部为进口产品。因此，对国内企业来说，发展科技含量高的大型精密汽车覆盖件模具刻不容缓。

据分析，深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。其次，浙江东部一些地区的塑料模具工业发展也比较快。

纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。

据悉，2005年为汽车和家电配套的大型注塑模具、为集成电路配套的塑封模、为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模具等中、高档塑料模具的进口仍居高不下，而一般塑料橡胶模具的出口则有30.8%的较大幅度增长。

中国模具进口主要来自日本、台湾省和韩国；按出口货源和进口目的地分，通常是广东、江苏、上海和北京等地的数量最多；中国模具的出口目的地则比较分散，主要输往香港特区（其中不少是转口贸易）、日本、美国和新加坡。

第三节 铸造模具的现状与发展

一、国内外铸造模具企业比较

全国铸造模具生产企业，大体可以分成以下几类：第一类为铸造模具专业厂(包括合资和独资企业)，这些企业设备先进，技术优良，是铸造模具行业的主力；第二类是铸造专业厂的模具车间；第三类是近年来发展迅速的私营和民营模具厂，这类企业规模不大，数量众多，各有分工，协同作战，分布在江浙、广东一带，其中有一些厂已经具备了一定的实力；第四类是兼做铸造模具的其他一些模具厂。总之，铸造模具生产企业呈多元化，并向高水平发展，这也是我国经济发展带来的必然趋势。

国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂两类，一般规模都不大，但专业化程度高，技术水平高，生产效率极高。

国外模具企业一般不超过100人，多数在50人以下。在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过30％，管理人员在5％以下。人均生产率很高，年人均产值超过100万元，最高能达到200多万元。国内模具企业中一些私营、合资企业人员结构和国外差不多，但一些国企的人员结构还不尽合理。在年人均产值上差距还很大，多数在10—20万元，少数能达到40万元。

国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深。国内模具企业分工比较细，缺乏具有较高综合素质的人员。

国外模具企业CAD／CAM／CAE技术的应用比较广泛。逆向工程、快速原型制造铸造模具使用也比较多。国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经不大，有些已经达到国外水平。但一些中小型模具企业与国外的差距还是很大。另外在模具材料方面，随着国外技术的引进和我国自身研发能力的提高，差距在逐渐缩小。

在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的5-10倍，制造周期是2-3倍，一般把模具的调试时间也算在制造周期之内。在这两方面应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的。

二、铸造模具技术分析

我国是铸造大国，但远非铸造强国。我国铸造工艺水平、铸件质量、技术经济指标等较之先进国家有很大差距。砂型铸造还是主要的铸造工艺方法，其中手工、半机械化造型仍占有很大比例。但近年来中国压铸工业发展迅速，每年保持7％—10％的增长速度。中国的汽车工业也正在成长过程中，为了减轻汽车重量，轿车的铝、镁轻金属用量将进一步增长，这就对压铸件提出了更高的质量要求。我国铸造工艺装备同先进国家相比还有一定差距，20世纪90年代以前，铸造模具的设计使用计算机的很少，制造也主要以普通万能设备为主。进入90年代，巨大的市场需求，特别是汽车、摩托车业的快速发展，极大地推进了我国铸造模具业的发展。同时随着合资和独资企业的介入，国外先进的模具设备和制造技术的引进，促使国产铸造模具设计和制造技术水平逐步提高，一些企业已经具备设计和制造大型精密模具的能力。如一汽铸造有限公司铸造模具厂设计制造的一套3400t压铸机用的压铸模具，总重达33．5t，是目前国产压铸模中最大的模具。

20世纪90年代以来，铸造模具业在设计和制造方面的主要变化有：

1）模具企业的生产技术水平提高，高新技术在模具的设计与制造中的应用，已成为快速制造优质模具的有力保证。

CAD／CAM／CAE的应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性，CAD／CAM／CAE已成为模具企业普遍应用的技术。CAD／CAM一体化技术已在铸造模具业中广泛使用，目前二维设计使用的软件主要是AutoCAD；三维设计使用的软件比较多，主要有Pro／E、UG、Cimatron等。目前一汽铸造模具厂的3D设计已达到95％以上，在三维设计后使用三维虚拟装配检测技术对装配干涉进行检查，保证了模具设计质量，确保了设计和工艺的合理性。三维数据经过CAM软件编程，NC代码直接传输到数控设备上进行模具加工。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量，大大提高了模具的准确率和生产效率。CAE技术也在逐步运用到实际设计、生产中，运用CAE技术模拟金属的充填过程，分析冷却过程，预测成形过程中可能发生的缺陷，以及产品开发前期的凝固模拟，大大优化了工艺设计，缩短了试验时间。一汽铸造有限公司铸造模具厂在一些大型复杂模具，如发动机缸体、缸盖、变速箱壳体模具的设计中已经开始应用CAE技术对流场、温度场进行模拟分析，工艺成品率得到极大提高。

2）铣削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工(HighSpeedMachining，简称HSM)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，具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的5-10倍)及可加工硬材料(可达60HRC)等诸多优点，因而在模具加工中日益受到重视。高速加工技术引入模具工业，提高了模具精度，大大缩短了模具制造时间。研究表明，对于一般复杂程度的模具，HSM加工时间可减少30％以上。

目前，模具企业为了缩短制模周期、提高市场竞争力，采用高速切削加工技术越来越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模具等曲面加工，其曲面加工精度可达0．01mm。在生产中采用数控高速铣削技术，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、抛光时间。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。

3）电火花加工在铸造模具制造中是不可缺少的工艺方法。电火花加工对于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直线电动机伺服驱动的数控电火花成型机床具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的电火花成型机具有的piE3自适应控制系统、PCE能量控制系统及自动编程专家系统，在铸造模具制造中有其不可替代的作用。

4）精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达2-3tJm，铸造模具的精度要求也达到10-20微米。目前国内厂家使用较多的检测设备有意大利、美国、德国等国具有数字化扫描功能的三坐标测量机。如一汽铸造有限公司铸造模具设备厂拥有德国生产的1600mmx1200mm三坐标测量机，具有数字化扫描功能，可以实现从测量实物到建立数学模型，输出NC代码，最终实现模具制造的全过程，成功地实现逆向工程技术在模具制造中的开发和应用。这方面的设备还包括：英国雷尼绍公司的高速扫描仪(CYCLONSERIES2)，该扫描仪可实现激光测头和接触式测头优势互补，激光扫描精度为0．05mm，接触式测头扫描精度达0．02mm。利用逆向工程制作模具，具有制作周期短、精度高、一致性好及价格低等许多优点。

5）快速原型制造铸造模具已进入实用阶段，LOM、SIS等方法应用的可靠性和技术指标已经达到国外同类产品水平。

6）模具毛坯快速制造技术。主要有干砂实型铸造、负压实型铸造、树脂砂实型铸造等技术。

7）用户要求模具交付期越来越短、模具价格越来越低。为了保证按期交货，有效地管理和控制成本已成为模具企业生存和发展的主要因素。采用先进的管理信息系统，实现集成化管理，对于模具企业，特别是规模较大的模具企业，已是一项亟待解决的任务。如一汽铸造模具厂基本上实现了计算机网络管理，从生产计划、工艺制定，到质检、库存、统计、核算等，普遍使用了计算机管理系统，厂内各部门可通过计算机网络共享信息。利用信息技术等高新技术改造模具企业的传统生产已成为必然。

三、铸造模具用料分析

铸造模具用材料可分别选用木材、可加工塑料、铝合金、铸铁、钢材等。木模目前仍广泛应用于手工造型或单件小批量生产中，但随着环境保护要求和木材加工性能差的限制，取而代之的将是实型铸造。实型铸造以泡沫塑料板材为材料，裁减粘贴成模样，然后浇注而成铸件，该方法较之用木模，周期短、费用低。塑料模的应用呈上升趋势，尤其是可加工塑料的应用日益广泛。

铝合金模由于重量轻，尺寸精度较高，因此应用仍较广泛。但近来应用有减少趋势，部分已被塑料模和铸铁模所取代。铸铁模是大批量铸造生产的首选，并被大量使用。它具有强度高、硬度高、耐磨、加工性好、成本低、使用寿命长等优点。近几年来，由于铸造水平的提高，已有越来越多的模样、模底板、型板框等采用强度和耐磨性更高的球铁或高强度合金灰铸铁制作，而耐热疲劳性能更好的蠕墨铸铁也被用于制作热芯盒材料。

钢材以往在砂型铸造模具上主要用于制作标准件及结构件，较少用于制作铸造模具本体，因为碳钢使用寿命并不高于球铁或低合金灰铸铁，而合金钢价格又十分昂贵。但随着模具加工技术的提高及对铸模尺寸稳定性要求的提高，一些模具钢、铬钼合金钢，如H13钢，也开始用于制作热芯盒和铸模本体。在压铸模具中衬模材料早期主要采用3Cr2W8V，近年来较多地采用H13、瑞典的8407、DIVER等热作模具钢。压铸模具其他部分材料有碳钢、工具钢，也有一些铸铁。

模具型腔材料的重大改进，新的钢种也会有所进展。压铸模具由于其工作状态的苛刻性，对于材料有较高的要求，世界上发达国家都采用优质H13钢，国外模具钢厂直接以优质H13钢模块供应用户，不但方便用户，缩短用户的模块备料周期，更重要的是能确保模块的质量。由于国产H13模块材质得不到保证，影响了模具企业的生产，进口的H13钢价格远远高于国产钢材，为了降低模具制造成本，亟待开发国产优质压铸模具用钢。一汽铸造模具厂与吉林大学合作开发的新型高寿命压铸模具用钢，已初见成效。

四、铸造模具的发展趋势

计算机技术、自动化技术、网络通信技术在现代模具制造业中已得到实质性应用。现代模具制造能够利用CAD／CAE／CAPP／CAM技术和数控加工技术有效地对整个设计制造过程进行预测评估，迅速获得样品。现代技术的应用有利于争取订单、赢得客户，同时可节省大量的模具试制材料费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。适用新的技术的应用，各种新的组织管理思想应用而生，如并行工程、精益生产、敏捷制造，甚至利用网络通信技术，可在世界范围内组织最精良的动态联盟队伍来完成每个项目。

一般认为先进制造技术由以下几部分构成，但构成是动态的、变化的。

1、现代设计技术

合理的设计是决定产品品质、环境相容性、经济性和满足需求的基础，设计的水平、质量和效率是决定产品开发能力和市场竞争能力的首要环节。在新的技术环境下，现代设计技术以计算机辅助工具和内涵丰富的数据库、知识库为支撑体系的智能技术为基础，将设计、制造和生产过程有机结合在一起。主要包括：计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、反求工程技术(RE)、并行工程(CE)、协同设计技术(CSCW)、稳健设计技术(RobustDesign)与质量功能配置、再生工程、绿色产品设计等。

2、先进制造工艺技术

先进制造工艺是先进制造系统的基础，是实现优质、高效、低耗、清洁生产和保证产品质量与市场竞争力的前提。实现高效清洁生产的关键技术主要包括：计算机辅助制造(CAM)、无(少)切削加工、精密加工和超精密加工、非机械加工、快速原型制造(RPM)、仿生制造、虚拟制造(VMT)等技术。

3、综合自动化技术

综合自动化技术事实上是通过现代系统管理思想贯穿在一起的包含计算机技术、网络技术、自动化技术的运作系统，以实现从信息、功能、过程直至企业的集成和技术的物化环节的优化，能够将制造企业的人、技术、管理和资源以及物流、信息流与价值流有机结合在一起。主要包括：分布式数控技术(DNC)、柔性制造技术(FMT)、集成制造技术(CLMT)、智能制造技术(1MT)。

4、现代系统管理技术

现代系统管理技术是一项富有哲学意味的系统理论和方法。它在信息集成、功能集成、过程集成和企业集成的基础上，着重制定如何最大限度地发挥已有技术、设备、资源和人员的作用，最大限度地提高企业经济效益和竞争能力的组织与经营管理策略。主要包括：制造资源计划(MRPⅡ)、准时制造(Jrr)和精益生产(1P)、敏捷制造(AM)、全球化制造(GM)和信息管理系统(1MS)、可持续发展战略及相关技术等。

现代系统管理技术在模具制造中的应用更多地体现为一种观念的转变，其中包括：

1）集成化思想。这是现代系统管理的核心思想，信息集成实现了物与物之间的集成，功能集成实现了企业要素(即人、技术、管理和资源等)之间的集成，过程集成实现了企业内部组织(如产品开发过程、企业运营过程等)之间的集成，全局集成则实现了企业之间的集成。

2）并行化思想。通过并行作业，可以有效地实现组织的扁平化，在模具设计时即考虑可制造性、可装配性，考虑模具的质量功能分配，这有助于减少反复，缩短开发时间。

3）协同设计思想与团队精神。在集成化、网络化的并行环境中进行模具开发，要使得每一个环节都能按部就班地运作，必须恪守的原则是“协同设计思想与团队精神是工作成败的关键”。

从长期发展来看，我国经济保持持续增长，今后铸造模具总体需求还会增长。我国模具近年来以平均17％的速度增长，高于我国GDP的平均增值一倍多。铸造模具也可以保持同步的发展。因此铸造模具的发展空间还有很大。铸造模具企业要转换机制，发展专业化生产，增强市场意识，促进铸造模具业的产业结构调整。过去；在计划经济条件下，大型企业内部设有模具分厂(车间)，制造能力和技术力量较强，占了国内模具产值的相当比例，除少量标准件外购外，大部分工作量均由模具分厂去完成，致使专业化、标准化程度低。加之受企业管理体制的约束，模具制造周期长，不能适应市场要求。进入WTO，我国铸造模具业也在逐步融人世界贸易一体化中。通过彻底的改革将计划经济的影响消除，为此，模具的商品化程度也将大幅度提高。国企股份制改造的步伐将加快，私营和个体企业的发展，使模具工业的企业结构发生较大变化。模具行业社会化大合作和专业化将加强，这是抵御加入世界贸易组织冲击的有效措施。传统的企业内的模具车间将有一部分通过改制成为独立核算的新经济实体，而大部分将被逐步淘汰。更多模具企业将走上专业化的道路，在本身专长的产品上保持优势，走专而精的道路。这样才能在竞争中得以生存和发展。过去那些没有专长的项目，包括所有类型的模具企业，致使设备、人才、资金等分散。这些企业将逐步在相对优势的项目上做强，得到发展，而将非专长的项目淘汰。模具的标准化也将进一步推行，模具的标准零件生产企业也将会得到快速的发展。

模具是技术密集型和劳动密集型结合的产业，中国有优秀的人才，模具钳工技术水平高，劳动力成本低。在进人WTO后，中国的投资环境将得到更大的改善，外商投资可以享受到国民待遇，不再会有外汇平衡、外销配额的问题，所以我国的模具行业将会有更多的中外合资和外方独资模具企业。同时，由于日本、新加坡和中国台湾等国家和地区的制造业生产点外移呈不可逆转的趋势，而更加开放的中国内地自然成为首选，模具企业势必跟进。

由于我国模具生产成本大大低于国外，随着模具制造技术的完善和质量的提高，不仅可以减少模具的进口，而且有可能逐步开拓出口市场，向国外出口更多的模具。

我国加入WTO后，模具进口在短期内将继续保持增长势头，模具出口将会有很大发展。相对东南亚及中东等国家，我国模具在技术、质量及价格上占有优势，出口前景看好。而外资企业进入中国，其模具的返销及出口也将成为我国模具出口的重要组成部分。

提高铸造模具设计和制造水平，主要包括：广泛采用CAD／CAM／CAE／CAPP技术；工艺和工装设计一体化；提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计和制造水平；大力发展快速制模和快速成形技术(RPM)；发展高速加工技术、发展高速测量技术和逆向工程(RP)；采用优质铸模材料，提高表面处理技术；提高铸造模具标准化水平和扩大标准件的使用范围。

积极推进行业管理，构筑行业管理协调网络，建立公平、合理的铸造模具价格体系。将进一步规范模具市场，规范的市场经济对质量的要求更为严格，质量就是市场。

现代制模的质量依赖于物化因素，再现能力强，整体水平容易控制。现代制模采用并行方式进行，设计和制造基于共同的数学模型，可以在模具总体工艺方案指导下通过公共数据库并行通信，相互协调，共享信息，以减少重复劳动，缩短加工周期。

总之，我国的铸造模具企业要发展，就必须转换机制，发展专业化生产，增强市场意识，促进铸造模具业的产业结构调整；积极推进行业管理，建立行业管理协调网络；加强技术人才的培养，强化一专多能；要广泛采用CAD／CAM／CAE／CAPP技术，提高铸造模具设计和制造水平；大力发展快速制模和快速成形技术、高速加工技术、高速测量技术和逆向工程等新技术、新工艺、新材料；提高铸造模具标准化水平和扩大标准件的使用范围。模具企业必须不断提高自身的技术水平和管理能力，才能在国内模具市场有立足之地，才能逐步开拓国外模具市场。

第四节 锻造模具的现状与发展

一、锻造模具的技术特点

锻造模具(简称锻模)是实现模锻工艺的重要装备，是模具类别中历史较长的一个分支。由于锻造成形工艺的复杂性，相应的锻造模具具有如下技术特点：

1、多工步成形，结构复杂。金属锻造成形属于体积成形，难以实现一步成形，需要多次变形，复杂锻件的成形步骤可达12步之多。因此，一套锻模也往往由10副甚至更多副模具构成。

2、高温、重载，工作条件恶劣。金属成形温度在450(非铁金属)-1300~E(钢铁材料)，模具型腔表面温度可达到300—750~C。同时，金属变形所需外力也要由压力机通过模具提供，用于钢铁材料锻造成形的模具承受的载荷达到500(热锻)-2000MPa(冷锻)。

3、由于金属坯料在高温高压下变形时的流动，锻模型腔除正常分模面外，需要保持型腔工作面的完整性，不能采用镶拼结构。锻模的技术特点决定了锻模的设计，强烈依赖成形工艺的设计，必须很好地选用模具材料并进行合理的热处理，采用先进的加工技术，保证模具型腔的精度和表面质量。

二、锻造模具的设计技术分析

1、锻模设计的基本原则

锻模的设计应遵循良好的使用性能、优异的加工性能和一定的经济性能三项原则。同时，要熟悉金属在锻造成形时的工艺特点，掌握各种锻压设备的基本结构和工作性能，从实际条件出发，设计出成形性好、服役寿命合理、便于安装调试和维修的模具。要实现上述目标，在锻模设计中通常应考虑：1）锻件的批量。小批量生产的锻件，尽量采用简单结构的模具，模具寿命也可以设计的低一些；中大批量生产的锻件，模具结构应采用具有制坯、预锻和终锻等多工步模具，模具材料要合理配合，以保证整套模具具有高的寿命。2）锻件的材质。根据材料的变形能力确定成形工步和变形率，确保终锻后的锻件质量。3）锻件的形状。形状复杂的锻件必须采用多模膛分散变形的方法，以减少模具载荷、降低压力机吨位、避免锻造缺陷产生。4）锻造设备。主要考虑是锻锤，还有各种压力机，模具的结构及模具材料均须有所差别。

2、锻模设计的一般程序成品结构分析一确定锻造方法、选择锻造设备一设计锻件图+锻造工艺设计，确定模锻工步。终锻模膛、预锻模膛和制坯模膛设计锻模的结构设计，包括与加工、装配相关的结构尺寸的确定切边模、冲孔模设计一校正模设计(如需要)确定各工步模具的材料选用。

3、锻模设计技术进展锻模的设计技术与其他模具的设计技术一样，都是着计算机技术的发展和广泛应用而快速发展的。但由于锻造成形工艺兼有冲压工艺的多工步和铸造工艺及塑料注射成形工艺可成形复杂形状零件的特性，因此，锻模的设计过程更要求尽快采用CAD、CAM、CAE技术。20世纪70年代，国外工业发达国家在航空工业和军事工业应用计算机技术的基础上，开始将CAD技术应用于民品，首要目标就是机床和工模具领域。由于当时计算机硬件性能较低而价格昂贵，加之专用设计软件商品化程度低，CAD技术主要是完成绘图功能，CAD技术在模具设计方面的应用主要集中在高等院校和一些大型企业。

进入20世纪80年代，计算机硬件功能如CPU运算速度、存储容量、图形处理能力大幅度提高，高性能工作站和PC机出现，计算机语言不断发展，带动了CAD软件的开发和商品化，推动了机械制造工艺、模具设计技术的革命性进步，AutoCAD、UG和Pro／E成为锻造工艺、模具设计的主要商品软件。计算机软、硬件的发展，使CAD技术迅速在企业推广和应用。

由于锻造成形过程是固态金属在高温、高载荷下的流动变形过程，通过计算机对这一流变过程进行分析和模拟，比塑料注射成型和金属压铸成型过程要困难得多。直到20世纪90年代开发的deform商品软件，使锻造成形过程金属流动分析、传热分析、应力应变分布(包括模具的应力应变)达到实用水平，而专业用于注射成型塑料模和压铸模分析的软件moldtlow和c—flow是在20世纪80年代中期开发成功并商品化的。至此，锻造工艺、模具设计实现了CAD／CAM／CAE一体化。

4、锻造工艺与模具设计

我国的锻造工艺、模具设计是在20世纪80年代中后期(“七五”期间)开始探索采用CAD技术的。国家在“七五”、“八五”期间投入了大量科研开发费用支持大学、科研院所和行业重点企业进行模具CAD技术的开发和应用。在这一过程中，项目承担者用了大约5年时间统一了思想：从独立进行软件开发转向对商品软件的二次开发和应用，尽快提高我国锻模的设计制造水平，以适应我国汽车和机械制造业的快速发展，减轻对进口锻件和锻模的依赖。

我国锻模设计制造技术在20世纪90年代中期实现了CAD／CAM一体化，21世纪初，在锻造工艺、模具设计方面实现了CAD／CAM／CAE一体化。目前，我国锻模生产企业采用CAD、CAM技术的占企业总数的50％-60％；复杂、精密锻件锻造成形用锻模设计制造中采用CAD／CAM／CAE一体化技术的达到80％以上(包括企业自身具备的技术条件、技术服务单位，如大学、研究设计院所和国外企业，提供的工艺模具分析设计服务)。一些关键锻件，如汽车发动机连杆、曲轴，汽车转向节，卡车锻造前梁，汽轮机叶片，涡旋压缩机的涡旋体等，其锻造工艺、模具设计中CAD／CAM／CAE一体化技术的采用率达95％以上。

目前在锻造工艺、模具设计中采用的CAD／CAM／CAE一体化技术仍是计算机辅助技术，还不能实现计算机自动设计，因此，技术人员的知识和经验仍是锻造工艺和锻模设计的主体。

三、锻造模模具的加工技术

锻模的加工主要指锻模模膛的加工。由于锻模模膛往往由多个复杂空间曲面相交构成且不能采用镶拼结构，因此对锻模模膛即模具工作面的精密加工，是在数控加工技术发展并采用CAD／CAM一体化技术后才真正实现的。

目前，我国的精密复杂锻模的型腔加工采用CAD/CAM一体化加工技术的达80%以上，达到了引进车型精密复杂锻件的技术标准。

我国的锻模技术在近十多年中，特别是随着我国汽车工业的发展，得到了快速的提高，在涉及技术、加工技术方面与国外工业发达国家处于同一水平。许多精密复杂模具的使用寿命也接近国际先进水平。因此锻模（除个别冷锻模具外）基本不需要进口。

第五节 压铸模具的现状与发展

一、我国压铸模具制造业的基本情况

我国压铸模生产厂家众多，大体包括四大类。

第一类：由国有企业或原国有企业的重组、转制企业和近年发展迅猛的民营企业组成。这些厂家专业化生产，面向全社会承接汽车、摩托车、家电、电梯等行业的大、中型压铸模具制造。国内所需的压铸模具主要来自这类专业厂家。

原国有企业一般制模历史长，制作经验丰富，装备齐备，技术力量雄厚，综合技术领先，其造模水平最能反映我国当前压铸模的综合水准。规模较大的有：一汽铸造有限公司铸造模具厂、广州市型腔模具制造有限公司、北京模具厂、无锡市曙光模具有限公司等。但部分企业受体制影响，经营手段不灵活，生产率不高，有时交货周期较长。

民营专业模具厂数量众多，在全国各地特别是沿海地区星罗棋布，发展很快，总产量很大，已经成为压铸模具生产的主力军。他们机制灵活，以交货期短，价格低的特点迎合市场需求。近年来，不少企业得到当地政府及模具协的大力支持，购进数控设备，CAD／CAM软件，以至CAE软件，装备技术水平及管理水平有很大进步，模具制作质量高较快，其中部分企业规模不断扩大，产值不断提高，表现出强大的生命力。宁波市2003年全年压铸模具销售额已达10亿元，他们所处地域协作和配套等环境好，如宁波北仓地区，模具企业共有500多家，成立了压铸模具工程技术中心、工业造型设计中心，热处理加工，模胚加工及模具配件供应遍地开花，供应快捷、方便。规模较大的有：宁波勋辉电器有限公司、宁波精鑫压铸模研究有限公司、北仑燎原模铸有限公司、宁海县裕铝业有限公司等。

第二类：合资企业，境外独资企业。这些企业设备精良，工艺先进，起点较高，聘请国外专家指导，引进先进管理模式及先进工艺，注重员工培训，讲究企业形象，总体上制模水平较高，模具质量可靠。规模较大的有共立精机(大连)有限公司等。

第三类：大企业中的模具分厂(车间)。汽车、摩托车主体企业及一些产量较大的行业(如制锁、玩具、电动工具)中的大型企业，其模具分厂(车间)承担着自身使用的模具制造任务。这些企业肯投入资金和人才，定向为本企业产品服务，部分难度过高或工期过短的模具仍交给专业模具厂生产。规模较大的有：上海皮尔博格汽车零部件有限公司、上海乾通汽车附件有限公司、东风科技汽车制动系统公司等。

第四类：压铸厂附设的模具车间。这类模具车间大由原来为主业修模进而发展到造模，部分也对外承接模具加工业务。其最大优点在于能提供造模到铸件产出一条龙服务。如成都兴光压铸工业有限公司、重庆渝江新高模具公司、河南中原机械厂、广东南海市文灿压铸有限公司等。

总的来说，我国目前压铸模具生产厂家规模较小，生产人数最多的只有100-200人，固定资产最多的3000-4000万元，劳动生产率5—20万元／a。分布地区多集中在沿海经济发达省市及汽车、摩托车工业基地，如北京、上海、江苏(苏州、常州)、广东(广州市、东莞市、深圳市、佛山市)、浙江(宁波北仑区、鄞州区、宁海县、象山县)、四川、重庆市、辽宁和山东等地。

二、国内压铸模具生产状况

目前我国生产所需压铸模具基本上可以自给，但一些新品种零件模具，尤其是大型、薄壁精密模具技术含量高、难度大，一般还需引进，往往随着技术引进或进口大型压铸机的同时购进。同时，压铸模出口呈上升趋势。镁合金压铸模在我国刚刚起步。

1998年至2005年我国压铸件与汽车产量比较情况

1、汽车行业

汽车行业使用的大中型压铸模具，如离合器、变速箱、转向器、齿轮箱等模具国内完全有能力自行设计和制造。此类模具多为汽车企业模具分厂或有实力的专业模具厂制造。同一产品的首个模具多随技术合作或技术转让从国外引进，其后补套的模具则在吸收、消化进口模具的基础上自行研制。上海乾能汽车附件有限公司从美国引进了3000kN压铸机上使用的大型模具(连同冲边模)，同时该厂自行生产部分自用大型压铸模，尤其是镁合金模具。东风汽车公司使用的富康轿车的离合器和变速箱大型压铸模，也是国内厂家制造。一汽铸造有限公司铸造模具厂2004年生产的“中间壳体——变速箱”模具，是迄今我国自行设计、生产的最大的汽车零件压铸模，该模具重达33.5t，铸件重量29Lz，在32000kN压铸机上成形，制造难度极大。广州市型腔模具制造有限公司前后为夏利、富康、北吉、长安、大众、通用、标致、本田、庆铃等汽车制造厂制造大型汽车压铸模。成都兴光压铸工业有限公司为第一汽车集团公司、东风汽车集团公司、长安汽车公司提供的模具，黑龙江省模具技术开发中心生产的汽车变速箱模具，北仑模具压铸有限公司生产的“双缸柴油机箱体”模具，都很具特色。这些厂家的产品，反映出我国目前在汽车大中型压铸模开发和制造方面，已具有一定水平，产量也有一定规模。

2、摩托车行业

摩托车行业使用的压铸模具已能大量生产。自从我国成为摩托车生产大国以来，每年所需的压铸模具越来越多，绝大部分都是国产模具。不少企业提供的模具从性能与寿命上已接近日本同类产品水平。国内生产的摩托车模具完全可以满足于国内需求。摩托车模具主要来源于本行业的模具分厂及专业模具厂，特别是浙江宁波一带模具厂。如北仑地区众多的模具厂、北京模具厂、成都兴光压铸工业有限公司、共立精机(大连)有限公司、广州市型腔模具制造有限公司等每年都提供大量这类模具。此外，宁波经济技术开发区吉业汽配模具有限公司和湛江得力化油器厂生产的化油器模具水平较高。

3、电动机、电器行业

电动机、电风扇、洗衣机、电视机、电熨斗、电热锅等行业所使用的压铸模具已基本自给，其制作水平能满足产品需要。

4、特大型模具

特大型模具，如自动扶梯梯级模具，国内可以自行设计、制造。当前，我国电梯行业中使用的模具进口与国产参半。该类模具重达20多t，制造精度高，如踏面齿距为0.05mm，使用压铸机锁模力大于25000kN，模具结构复杂，加工难度大，制造风险高。无锝市曙光模具有限公司最早生产梯级模具，已有多副交付使用。广州市型腔模具制造有限公司自1999年开始生产电梯模具以来，每年都生产几套电梯模具，模具采用温控技术控制模具工作温度，液压抽芯，有时一套模柜要安装3种规格的产品型腔(1000nnn、800mm、600mm)，甚至9种规格产品，模具加工精度高，互换性好，为用户节省造模费用。上述两厂生产的梯级模具，曾在中国国际(上海)模具技术和设备展览会模具评比中，获A类奖项(接近国际水平)。

5、其他行业

热室压铸机所使用的模具，特别是在制锁、燃气具、水暖设备、仪表、玩具等行业大量使用，模具虽不大，但数目巨大。西安东方机械厂制造的高精度小型锌合金模具，广东运豪机铸有限公司(香港内迁企业)生产的仿真汽车压铸模，广东小榄镇生产的锁模、燃气具模具，以及江浙、广东一带生产的热室机使用的模具，都颇具特色，且有相当生产规模。

我国压铸件产量分配比率

全国压铸件总产量为70.8万t，其中：铝合金压铸件产量为47.46万t，锌合金压铸件产量为22.20万t，镁合金压铸件产量为0.58万t，铜合金压铸件产量为0.56万t，；压铸机年销售量近1800台；2003年，全国模具总产值达到380亿元，其中压铸模约占10%；全国压铸行业中,外资企业、民营企业、乡镇企业以及私营企业合计已达到压铸企业总数的80％以上，特大型压铸企业集团开始涌现。

三、我国压铸模具制造技术水平分析

随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。

一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。

（一）快速经济制模技术类型

快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别。

1、快速原型制造技术

快速原型制造技术简称RPM，是80年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。

RPM是电脑、激光、光学扫描、先进的计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用RPM技术可以直接或间接地快速制模，该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。下面简述一下目前已经商业化的几种典型快速成型工艺。

1）激光立体光刻技术(SLA)

SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。

激光立体光刻技术主要特点是可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可靠，性能价格比较高。适合产品外型评估、功能实验、快速制造电极和各种快速经济模具。但该技术所用的设备和光敏树脂价格昂贵，使其成本较高。

2）叠层轮廓制造技术(LOM)

LOM技术是通过计算机的三维模型，利用激光选择性地对其分层切片，将得到的各层截面轮廓层层粘结，最终叠加成三维实体产品。

其工艺特点是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因无相变，故无热应力、收缩、膨胀、翘曲等，所以形状与尽寸精度稳定，但成型后废料块剥离较费事，特别是复杂件内部的废料剥离。该工艺适用于航空、汽车等和中体积较大制件的制作。

3）激光粉末选区烧结成型技术(SLS)

SLS技术是将计算机的三维模型通过分层软件将其分层，在计算机控制下，使激光束依据分层的切片截面信息对粉末逐层扫描，扫描到的粉末烧结固化(聚合、烧结、粘结、化学反应等)，层层叠加，堆积成三维实体制件。

该技术最大特点是能同时用几种不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蜡、尼龙、ABS、铸造砂)制造一个零件。

4）熔融沉积成型技术(FDM)

FDM技术是由计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴，根据CAD产品模型分层软件确定的几何信息，挤出半流动状态的热塑材料沉积固化成精确的实际制件薄层，自下而上层层堆积成一个三维实体，可直接做模具或产品。

5）三维印刷成型技术(3D-P)

3D-P技术用微机控制一个连续喷墨印刷头，依据分层软件逐层选择性地在粉末层上沉积液体粘结材料，最终由顺序印刷的二维层堆积成一个三维实体，犹如不使用激光的快速制模技术。该技术主要应用在金属陶瓷复合材料的多孔陶瓷预成型件上，其目标是由CAD产品模型直接生产模具或功能性制作。

2、表面成型制模技术

表面成型制模技术，主要是利用喷涂、电铸、化学腐蚀等新的工艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术，实际应用中包括以下几种类型。

1）电弧喷涂成型制模技术

电弧喷涂成型技术的原理是：利用2根通电的金属丝之间产生电弧的热量将金属丝熔化，依靠高压气体将其充分雾化，并给予一定的动能，高速喷射在样模表面，层层镶嵌，形成一金属壳体，即型腔的内表面，再用充填基体材料(一般为金属粉粒与树脂的复合材料)加以支撑加固，提高其强度和刚性，连同金属模架组合成模具。

这种制模技术工艺简单、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型仅需几个小时，节省能源和金属材料，一般型腔表面仅2-3mm厚，仿真性极强，花纹精度可达到0.5μm。

目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家俱、制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU发泡及各类注射成型模具中。

2）电铸成型技术

电铸成型技术的原理同电镀一样，是依样模(现成制品或按制品图纸制成的母模)为基准(阴极)，置放在电铸液中(阳极)，使电铸液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上，形成金属壳体，将其剥离后，与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。

该技术主要特点是节省材料、模具制造周期短，电铸层硬度可达40HRC，提高了耐磨性和寿命，粗糙度、尺寸精度与样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。

3）型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术

蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术，它的基本原理是先把花纹图案制成胶片，再把胶片上的花纹图案复制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，经过化学处理，模具型腔表面形成不被蚀刻部分的保护层，再根据模具材质，选择相应蚀刻工艺，将花纹图案蚀刻在模具内表面上。该技术的主要特点是时间短、费用低，修补破损花纹图案可做到天衣无缝。

3、浇铸成型制模技术

1）铋锡合金制模技术

铋锡合金快速制模技术是经样件为基准，以Bi-Sn(铋锡)二元共晶合金(熔点138℃，胀缩率万分之三)为材料，有精密铸造的方法同时铸出凸模、凹模、压边圈的一种技术。该技术的特点是制模成本低，合金可重复使用，制造周期短，尺寸精度高，形状、尺寸与样件完全相符，一次铸模寿命可达500-3000件，非常适合新产品开发、工艺验证、样品试制及中小批量和平。

2）锌基合金制模技术

这是一种以样件(或样模)为基准，以熔点为380℃左右的锌基合金为材料，分别浇注凸、凹模，原则上型腔表面不进行机械加工的一种制模技术。该技术特点是制模成本低、周期短，适用于制作薄板大型拉伸模、冲裁模及塑料模。

3）树脂复合成型模具技术

这是一种以样模(或工艺模型)为基准，以树脂或其复合材料为流体材料，先浇注出凸(凹)模，再依据凸(凹)模贴上蜡片(间隙层)，浇注凸(凹)模。该技术成型的型腔表面不需机械加工。

该技术与CAD/CAM相结合，特点是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低，是新产品试制、小批量生产工艺装备的新途径。适用于制作大型覆盖件拉伸模(也可局部镶钢)、真空吸塑、聚氨酯发泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、铸造模等。

4）硅橡胶制模技术该技术以制件原型或模型为基准，将柔态硅橡胶制做成块，再靠高压力与模型完全吻合。

4、挤压成型技术

1）冷挤压成型

利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性，经固熔时效处理后，采用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短，型腔精度高(IT7级)，表面粗糙度Ra=0.025μm,强度高，寿命可达50万次，无环境污染。

2）超塑成型制模技术

该技术是利用金属材料在细化晶粒、一定成型温度、低变形速率条件下，材料具有最佳超塑性时，将事先制作好的凸模，用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制模技术。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。

5、无模多点成形技术

无模多点快速成形技术是以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，利用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面，代替传统模具对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可以随意改变变形路径与受力状态，提高材料的成形极限，可反复成形，以此消除材料内部的残余应力，实现无回弹成形。

6、凯维朗(KEVRON)钢带冲裁落料制模技术

新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构的钢带模，它是由单刃钢带与特制垫板组成的新型快速经济制模技术。这种模具重量轻，一般只有200kg，加工精度为±0.35-0.50mm，可适合各种黑色和有色金属的0.5-0.65mm厚的板料加工。寿命可达到5-25万次，制造成本低。

7、模具毛坯的快速制造技术—实型铸造

由于大量的模具是属于单件或小批量生产，模具毛坯的制造质量和周期及成本对最终的模具质量和周期及成本的影响是至关重要的。

现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术，所谓实型铸造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替传统的木模或金属模，造型后不需取出模型，便可以浇铸，泡沫塑料模型的高温液体金属作用下，迅速燃烧气化而消失，金属液取代原来泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成铸件。实型铸造在实际应用中有下列几种情况。

1）干砂实型铸造

即用55-100目的全干没有任何粘结剂的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂挂0.2-1mm厚透气性良好的耐火涂料层，以提高铸件表面光洁度，防止粘砂或塌箱。

2）负压实型铸造

负压实型铸造又称V法造型。该技术是使用全干而无粘结剂的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封条件下，让整个铸型在负压条件下(真空度0.4-0.67MPa)进行液体金属浇铸，铸件凝固后解除负压即可得到表面光洁的铸件。

3）树脂砂实型铸造

利用树脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常温、常压下进行液体金属浇铸而制取铸件。利用实型铸造的技术制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9级)，加工余量小(一般在5mm左右)，不需要拔模斜度，不需要制型芯与泥芯撑，节省金属材料，节省做木模型的木材，制造周期短，成本低。该技术适合大型、复杂、单件模具毛坯的生产。蜡精铸等技术在提高模具毛坯精度、降低加工工时、缩短制造周期、降低成本等方面也显示出其特有的优越性。

8、其它方面技术

1）氮气弹簧在模具上的应用

氮气弹簧是一种新型弹性功能部件，用它代替弹簧、橡胶、聚氨酯或者气垫，它能够准确地提供压边力，在较小空间便可产生较大初始弹压力，不需预紧，在模具整个工作过程中弹压力基本恒定。弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整，简化模具拉伸、压边、卸料等结构，简化模具设计，缩短制模周期，调试模具方便，缩短更换模具时间，提高生产效率。

2）快速换模技术

由于产品品种的增多，使模具在生产中更换变得十分频繁，于是如何缩短冲压设备的停机时间，提高生产效率，快速换模技术受到了人们的关注。

目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度，是否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间，这既要在设备结构设计上予以考虑，又要在模具的结构设计、标准化方面予以考虑，将机上的作业尽可能地放在机下做。

3）冲压单元组合技术

冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲模，根据工序件的要求，排列组合，在同一次冲程内完成多种冲压工序的新型工艺装备，工作时冲压单元不与冲床滑块联接，只需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是1副完整模具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好等特点，特别适合多品种、中小批量生产。

4）刃口堆焊技术

在冲模制造中，以普通灰铸铁为基体，在刃口部位堆焊高硬度的合金钢，以代替模具钢镶块，这一技术成为世界先进工艺之一。这是一项节省制造工时，节省昂贵的模具钢材，缩短模具制造周期的快速经济制模技术。

目前熔化极氩弧焊技术的应用，大大地提高了刃口堆焊的速度和质量。这项技术世界各国模具行业已广泛采用，取得了良好的经济效益。

5）实型铸造冲模刃口镶块技术

这是一种用实型铸造的工艺方法制造冲模刃口的方法，即用合金钢铸件镶块代替锻造合金钢镶块。目前由于铸造工艺和热处理工艺不断完善和提高，铸造镶块的内在质量有了保证，故其应用范围在不断扩大。这项以铸代锻的新技术的突出特点是节省贵重模具钢材，简化模具制造工序，由于加工余量小，节省了大量机加工工时，缩短模具制造周期，降低模具成本。

6）可加工塑料在模具制造中的应用

可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍，特别是在汽车、飞机等制造业中，主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、靠模、检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的优良加工性能，制作工艺简捷(可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸稳定性好、不变形、耐潮湿、耐腐蚀、易修复、易改型、重量轻、制作周期短、成本低。

（二）快速经济制模技术发展趋势

快速经济制模技术种类很多，其所具有的特点、应用范围各不相同，每种技术在具体应用和实施过程中尚有许多具体的工艺过程、工艺参数及其技术特性。

模具是基础工业之一，在全球化市场经济和各种高新技术的迅猛发展形势下，快速经济模具赋予了新的使命和全新的内涵，分类不断增加，快速经济制模材料向着多品种系列化迈进，工艺不断有新的创新和突破，与之配套设备相继问世，服务领域在不断地拓宽，创造的经济效益越来越显著。随着商品经济的发展，激烈的市场竞争，产品更新换代的加速，对快速经济制模技术在缩短周期、降低成本，提高精度和延长寿命方面的要求势必会越来越高。由于它能使企业赢得市场，创造显著的经济效益，越来越受到企业家的青睐和有关领导部门的极大关注与政策资金的支持。

各种快速经济制模技术在推广应用过程中也会不断完善成熟和发展。由于高新技术的发展，各种技术的复合与渗透，为适应生产中的不同需求，今后必定会形成一些新型、节约能源、节约材料的快速制模技术。

四、压铸模具制造发展趋势

压铸模具增长速度较快，模具向大型化(产量大型化及一模多腔所致)、复杂化、精密化、薄壁方向发展。产品的更新换代周期短及市场竞争的激烈化，要求模具制作周期短，成本低，寿命长，可靠性高。市场的需求走向对模具制造业提出了新的挑战。

1、CAE技术的普及和提高

高速切削除大大提高切削效率外，还可以部分取代电加工、钳装和抛光工作，将来势必成为主流切削工艺。高速石墨加工中心(转速可高达40000r／min)的使用，也将成为电极加工的新选择。CAE的研究、开发和推广，是以计算机为代表的高新技术，促进压铸模设计、制作的技术进步，使流道设计、热场分析、强度分析从依赖经验走向科学理论，这是必然的发展趋势。我国压铸模设计虽开始应用CAE软件对浇注系统和温度进行分析，但应用面很窄，绝大部分设计人员还是靠经验设计，可靠性不高。我国虽然有多家大学、院校和企业对压铸模具CAE进行研究，但从研究到实际应用还有一大段距离，建成的系统较少。迄今为止，还没有一个完整的系统，没有一个普遍让设计人员接受的、商品化的好软件。

2、压铸模具标准化程度有望提高

模具标准化程度是衡量一个国家模具水平的重要标志，国外先进国家模具标准化率已达70％—80％，而我国一般不足30％。压铸模具新颁布的国家标准有：GB／T4679—2003《压铸模零件技术条件》；GB／T4679—2003《压铸模零件技术条件》；GB／T8844—2003《压铸模技术条件》；GB／T8847—2003《压铸模术语》。新颁布的修订版标准是在原有标准上参照或采纳国际先进模具技术标准，采纳或等效采纳国际通用标准，形成的目的旨在提高我国压铸模生产技术水平和产品质量，缩短与国际先进水平的差距，利于国际间科技和商业交流，增强市场竞争力。但标准还过于简单，执行、推广力度不够，标准件购买渠道不畅。

压铸模具专用标准件的生产及使用覆盖面远远低于塑料模和冲模，所供应的标准件品种少、规格不全，供应速度慢。压铸模常用的标准件、浇口套、液压油缸、模架、冷却系统元件、接头、油水管、耐热弹簧等采购渠道不顺畅，望引起重视。

3、压铸模具钢的开发和稳定性的提高

国产压铸模具替代进口模具已是不争之实，但进口耐热钢在国内销售量相对国产钢材呈上升趋势。目前，多数大中型压铸模，精度高和使用寿命要求长的压铸模普遍使用进口耐热钢材。进口钢材价格昂贵，是国产钢的4-5倍从而大大增加了模具成本。国产钢材稳定性差，冶炼手段不够先进，直接影响到模具寿命。因此，必须提高国产材料的质量，特别是保证稳定的质量，增强用户的信任度。中国是钢铁生产大国，完全没有理由在优质耐热钢中让国外商家独占鳌头。要研究、推广先进的冶炼、锻造、热处理、表面处理技术，充分发挥模具钢材的潜力，并确保供应渠道畅通。

4、压铸模具生产技术管理

必须不断探索我国模具生产的管理新模式。模具一般为单件生产，要求制造周期短、寿命长、可靠性高，不同的模具形状各异，提倡借助先进技术和手段，如计算机辅助设计、编程及生产管理、并行工程、无图样生产、异地制造等手段，完成压铸模具的设计和制造。有一些企业已经开始搞零件加工的控制管理，控制在制的成千上万的零件的加工进度、流程和工序生产安排，以缩短生产周期。总之，要探索出一条适合我国国情的“多快好省”的路子。

由于近年压铸行业技术发展很快，镁合金压铸、真空压铸、半固态压铸、挤压压铸、温控等技术的应用，要求模具制造技术更上一层楼，这也为模具市场开辟了更广阔的天地。

加强镁合金材料压铸模的研究，镁合金有很多的优点：质轻、节能、防磁、散热好、防震、轻度和刚性好、回收方便等。在产品轻型化，汽车零件、手提电脑、手机、电动工具等零件选材上，镁合金将会逐渐替代铝合金。我国具有丰富的镁资源，原镁产量居世界首位。可以预言，不久的将来，我国会成为镁合金压铸的大国，镁合金压铸模具制造会有乐观的前途。广州、西安、苏州、上海等地先后组织过有关专题的研讨会，我国镁合金模的开发已经上了议事日程。

此外，提高铜合金压铸模寿命，开发半固态挤压工业及模具就是新课题。

第六节 产品进出口分析 

一、进出口相关政策 

鉴于模具行业在制造业中的重要作用，以及我国模具业的弱势地位，国家应在政策上给予强有力的支持。

凡制造业先进的国家，其模具业必定发达，如日、美等。而据了解，这些工业发达国家均有可资借鉴的模具扶持政策：模具厂购置设备政府给予无息、低息贷款；所购设备款可用企业所得税冲销；对模具企业实行税收优惠，如新加坡政府对高精度塑封模生产企业实行免税十年的政策等等。

目前国家有关部门正考察了解模具企业的情况，听取他们的呼声。目前，协会也收集、了解了一些企业的想法、建议，积极向上反映。这些建议包括：希望借鉴日本的经验，对我国需要振兴的模具等行业，制定相关法规，以立法形式在金融、税收、技改等方面给予支持；希望降低模具企业的增值税税率，减轻模具企业的增值税负担；希望对模具企业引进关键设备和生产模具用的原材料及零部件减免关税，对技改给予贴息或低利率贷款，从而鼓励对模具工业的投资；希望政府有关部门建立模具发展基金，用于模具领域共性技术的开发、研究和创新项目上，并对“龙头企业”重点支持等等。总之，模具行业正期盼国家出台一个针对所有模具企业的长久的扶持政策。

二、历年进出进口状况统计分析

1999年-2005年我国模具进出口总额及增长率统计

单位：亿美元

我国进口模具八大进口源

我国模具进口国家所占比率

我国出口模具五大出口地

我国模具出口国家份额统计

1984～2005年我国模具产品进出口比例统计

第七节 产品技术发展趋势

一、国内新技术发展趋势

当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”。模具技术的发展应该与这些要求相适应。

1、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术，是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CA技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用；加大技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPPPDMCIMSVR，逐步深化和提高。用于模具设计制造的计算机软件，将向智能化、集成化方向发展。

2、快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体(模型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)、叠层实体制(LOM)、激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)、熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。用RPM技术制造出原型后，或用实物，使用旋转铸造(用热硬化橡胶做模具)可快速、低成本地制造小批量零件，发展前景很好。RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。

3、高速铣削加工将得到更广泛的应用

国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000-100000r/min，快速进给速度可达到30-40r/min，加速度可达1g，换刀时间可提高到1-2s。这样就大幅度提高了加工效率，并可获得Ra≤μm的加工表面粗糙度。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3℃)、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速铣削必须与相应的软件、加工工艺、刀具及其夹紧头相配合。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的发展，特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。

4、模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用

高速扫描机和模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。逆向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。

5、电火花铣削加工技术将得到发展

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。

6、超精加工和复合加工将得到发展

航空航天等部门已应用纳米技术，必须要有超高精度的模具制造超高精度的零件。随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中将有广阔的前景。

7、热流道技术将得到推广

由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快，许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达8%以上，效果十分明显。国内近几年来已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。

8、气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展

气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、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。国外已比较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成形流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成形件精度的最大因素是成形收缩。高压注射成形可强制树收缩率，增加塑料件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制。注射压缩成形技术，是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行压缩成形，其效果是：a.成形件局部内应办小；b.可得到缩孔少的厚壁成形件；c.对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；d.用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想模具结构是：a.注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；b.充填后能立刻遮断浇口部。c.压缩作用应仅限于型腔部。金属、陶瓷粉末注射成形工艺经过“七五”、“八五”技术攻关，“九五”开始产业化。该工艺适用于制造几何形状复杂、精密及具有特殊要求的小型零件(0.2-200克)，生产效率高，易于实现大批量生产。配合这一工艺的模具将随该工艺的发展而发展。

9、模具液压成形技术将进一步开拓应用

液压成形工艺是模具涨形技术采用的一种工艺手段，过去在皮带轮等类似的产品上得到广泛应用，目前该技术已拓展到汽车行业，在汽车零部件生产中采用其工艺过程是：利用管件或在二层钢板间，在密封的条件下，通过注入高压油，使其按模具的型腔压制成所需形状的制件。该方法简化了模具结构和减少了副数，克服了在常规成形过程中材料严重变薄的状况，提高了产品质量，大幅度降低了生产成本。现上海大众汽车公司的B5车型副车架产品就采用该工艺成形。但由于成形工艺的限制，某些沿纵轴截面弯曲变化大的构件尚不适宜。另外，把成形介质(高压油)传输到板材或管件之间的引入问题，解决得尚不很满意。因此有待进一步发展该工艺，在更多领域得到开拓应用。

10、模具标准化程度将不断提高

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。为了适应模具工业发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产也必将得到发展。

11、为了适应对模具寿命的要求，优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在10%-30%之间，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就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、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。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型添加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的扩大应用，也十分重要。热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常有箐面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。由于铝合金材料重量轻、切削性能好、导热导电率高、焊接性能优良，用它作模具材料可缩短制模周期和降低模具成本，且用于塑料模可有10万次以上寿命，因此用铝合金进行高速切削来制作快速经济模具已在世界上得到较为广泛的使用，我国也已开始使用。预计今后将会得到较快发展。

12、模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展

模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法，如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。

13、模具自动加工系统的研制和发展

随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

14、虚拟技术将得到发展

计算机和网络的发展正使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境，实现虚拟合作设计、制造，合作研究开发，及至建立虚拟企业。“九五”期间模具行业对此已开始探索，“十五”期间应有所发展。

15、随着汽车朝着轻量化、高速、舒适、风格化发展，汽车车身模具一方面要适应新型车身制造材料(如铝合金、塑料等)，另一方面要向着大型化、复杂化和高精度方向发展为了更好的与车身生产相结合，模具生产部门除了模具设计制造外，还必须同时搞好开发、协调车身设计、样车制造、工艺设计等各个环节。因此要求企业有较高的整体素质和综合水平。

二、主要产品技术与国外的差距

1、产需矛盾

工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场需要，目前满足率只达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理体制上约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

2、产品结构、企业结构等方面

模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。

3、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，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。

4、工艺装备水平

我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备，如：加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，机床刚性，稳定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和国外相比，仍有较大差距。

三、主要原因分析

国内外模具制造精度比较

国内外模具生产周期比较

国内外模具寿命比较