浅论中国模具加工装备产业的现状与发展战略

摘　要：本文论述了中国模具加工装备产业的现状与发展战略，为中国模具加工装备产业走可持续发展的道路提供了一定的见解。

关键词：模具加工装备产业，现状，发展战略

1　引言

“十五”期间，中国提出走新型工业化道路。作为现代模具，由于其高技术、人才密集、高技术背景下的工艺密集型工业的特点，因此其更要在新型工业化道路上走在前面。模具作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，会使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。模具制造装备是否精良直接关系到模具技术水平的高低。

2　对中国模具加工装备产业的现状的分析

近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高。CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。

现在，中国已能生产精度达到2um的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在2000次，分的高速冲床上使用，精度可达1um。

在大型塑料模具方面，中国已能生产43”大屏幕彩电和65"·背投式电视的塑壳模具、10kg大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。

在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5um的7800腔塑封模具等。

在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。

在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。

子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平。其制造出来的模具可与进口模具媲美。

中国生产的最大模具单套重量已超过100t。但是，中国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低档为主，中高档模具很多还要依赖进口。企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。中国模具产品水平总体上与发达国家相差有10a-15a的差距。经过十多年的快速发展，中国模具企业骨干队伍已经形成。它们一般都有较好的生产装备，生产都达到了一定的规模。其技术水平较高，产品水平也达到了一定的高度，而且产品有了自己的特点。在各个模具行业骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。中国模具骨干企业队伍目前还在成长之中。其各方面都有待进一步提高，技术待进步，管理待加强，产品有待更加适应市场的需求。

当前，中国制造业的快速发展，特别是受汽车制造业发展的拉动，国内模具市场不断扩大。跨国集团到中国进行模具国际采购不断增加，而且国际上将模具制造逐渐向中国转移的趋势十分明显。由此展望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使中国模具工业有一个很大的提高。面对这种形势，中国模具行业当前的任务是：推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，上新台阶。企业不但要做大，更要做强，产品生产要更专、更精，企业管理要更加有效率。而数字化、信息化是装备制造业现代化的必由之路，也是现代模具制造业实现升级、提高的重要途径。模具企业在自身发展的过程中已经逐渐体会到企业实现数字化、信息化制造的必要性、重要性和紧迫性。现在，在模具行业中正在形成新一轮的企业信息化、数字化改造的热潮。

当前模具制造的重点发展方向是模具设计、分析及制造的三维化，模具软件功能集成化、网络化、智能化，模具生产的无图化、单件高精度并行加工、少人化、无人化加工。随着模具制造更趋精细化以及高速、复合、智能、环保等当前世界机床制造的主流趋向，模具制造对装备、工艺提出了更高的要求。要求数控机床满足高速、高动态精度、高刚性、热稳定性、高可靠性，网络化以及与之配套的控制系统均有个性化的特点，各种先进软件对机床整体运行实现开放性、兼容性。

目前，三资企业多使用产地为日本、欧美的模具加工关键装备。民营企业经过创业阶段的原始积累，随着模具水平的提高，模具订单向高水平的延展，也从过去较低水平制造装备，升级换代为日本、欧美的模具加工装备。韩国机床、台湾机床在中档机型具有很好的性价比，对国内模具企业也有很大的吸引力。同时，国产数控机床水平提高，也已开始被一些模具企业选用。日本、欧美机床在高档模具加工制造装备、测量装备仍占垄断地位。模具行业固定资产投入与模具增长的产值比例全行业平均大致为1:1，快速发展期及上升强劲的企业的投入可达到1:1.5，甚至1:2。在固定资产投入中，模具加工装备的投入在80％以上。2007年中国机床消费总额将为145亿美元左右，约折合人民币1,000亿元以上。2007年模具行业150亿元的销售额增长，就意味着150亿元左右的模具加工装备需求。其占机床消费的15％以上。

3　依靠技术进步，以促进中国模具加工装备产业的可持续发展

据介绍，国际先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CAD／CAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点。其结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链、倍速链等。其在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料，以进一步提高了链条的性能。

另外，在加工方面，一般规格链条链板多采用高速多颗冲裁工艺，滚子制造采用五工位冷挤压机加工，套简采用高速精密且具有自动检测功能的卷管机加工；喷丸、挤孔、表面硬化处理等新工艺应用很普遍；零件热处理一般采用热处理自动生产线，热处理质量由在线检测装备检测与控制；热处理工艺有趋于向温度、炉压、炉气组分以及淬火介质等多参数综合控制，零件质量稳定可靠，技术性能较高；在装配工艺上则普遍采用组装、铆头、检测、预拉，拆节多功能自动装配线。

由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD／CAE／CAM／CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术等，因此模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分。模具工业的发展与提升必将对中国建设创新型国家发挥重要作用。模具的热流道技术、气辅技术等新技术得到了广泛应用。国际先进的复合材料冲压模具技术、双物料整体注塑模具技术、低压注塑模具技术、高光模具技术等模具较前沿的技术也有应用。而高速加工及超精加工技术、微细加工、复合加工、激光加工、表面处理、超精研磨抛光等技术在模具制造中的应用，才得以实现模具制造的高品质。

据有关机构发布，2007年中国数控金属切削机床产量达12.32万台，比上年增长32％，但大多是经济型数控机床。而进口的70.7亿美元、10.7672万台的机床中，模具行业大量采购的龙

门加工中心、数控铣床、数控卧式车床、数控磨床、数控冲床等高档和专用机床进口仍保持高速增长。首先是数控铣床与去年同比金额增长75.5％、进口增长幅度最大，其次是龙门加工中心与去年同比金额增长48.7％。而这两种装备恰恰是模具行业采购热点。再就是模具行业装备投资投向数控电加工机床、卧(立)式加工中心、激光加工装备、测量机的热情也持续走高。由于模具产品是按高中低档市场划分的，因此自然模具加工装备也是高中低档兼顾的。以加工中心来说，2007年中国进口13,363台(其中龙门式569台、立式11，172台、卧式1,622台)，金额达16.09亿美元。其可以说模具行业采购国外的中高档加工中心占较大比率。日本森精机公司快速进入中国市场。他们在中国建立的第一个研究所就是研究模具制造技术。此次他们带来了集合了森精机3个独创技术的5轴高精度立式加工中心以及德国DMG公司送展的，且采用新设计型紧凑式结构的加工中心。其占用空间小、结构高度小，且加工空间具有最好的可视性和通达性。其可最便捷地实现5面，5轴联动。2007年中国数控机床产量突破12万台。其大型、精密、多轴、高速等高档加工技术也有了长足的进步。北京机床研究所研发的的u1000-5V立式加工中心具有五轴五联动、工件一次装夹可实现五面加工，高精、高速、高刚性、高可靠性等技术特点等。电加工机床是模具加工的重要手段。由于电加工装备80％以上用于模具加工，因此国内外电加工装备企业大都针对模具行业需要开发电加工装备。其精度能满足需要，市场分布广。其搞中低档电加工装备各有优势。2007年中国进口3,336台电加工装备。进口电加工机床单台平均价格8万美元。与进口的立式加工中心平均价格差不多。日本牧野公司在即将举办的第十二届中国国际模展上带来的超级电火花机具有超级利角和超级表面功能，使R角达到0.01mm，且加工表面无针孔。其EGDE2型是唯一能够同时作为高速小孔加工和滑式EDM加工的机床。大韩E.D.M.(铢)送展的超大双机头电火花加工机可同时加工两个工件，且大重量工件加工精度保持良好。北京阿奇夏米尔技术服务有限责任公司的浸水式精密数控慢走丝线切割CA30全封闭控制系统，其穿丝仅需5s。韩国机床、台湾机床在中档机型具有很好的性价比。其对国内模具企业也有很大的吸引力。

模具发展趋势会向模具加工装备提出特殊要求，即：

(1)模具成型零件的日渐大型化和零件的高生产率要求一模多腔，致使模具日趋大型化。大吨位的大型模具可达lOOt。一模几百腔、上千腔，则要求模具加工装备为大工作台、加大Y轴z轴行程、大承重、高刚性以及高一致，性等型装备。

(2)模具加工的模具钢材料硬度高，要求模具mIT"装备具有热稳定性、高可靠性。

(3)对复杂型腔和多功能复合模具，随着制件形状的复杂化，必须要提高模具的设计制造水平。其多种沟槽、多种材质在一套模具中成形或组装成组件的多功能复合模具，就要求加工编程程序量大，且具有高深孔腔综合切削能力和高稳定性，即提高了加工难度。

(4)模具加工的精细化使加工装备的复合性、高效性更加引人关注。高速铣削具有的可加工高硬材料、加工平稳、切削力小、工件升温变形小等诸多优点使模具企业对高速加工日益重视。

(5)高动态精度。机床生产企业介绍的静态性能(如重复定位精度、直线进给速度)在模具三维型面加工时，不能反映实际加工情况。模具的三维曲面高精度加工，更提出了高动态精度性能的要求。高速高精度还要在机床的高刚性、热稳定性、高可靠性以及高品质的控制系统相配合才可能实现。

(6)自1：131技术与绿色产品技术的结合将在企业采购装备时纳入考虑范围之内。电加工机床的辐射、介质选用将是安全、环保影响的因素。电火花铣削技术会在未来模具加工领域得到发展。

(7)多种测量技术的复合应用、高速测量及其逆向工程成为推动模具参与产品开发、设计技术的发展方向。

随着三坐标测量机、扫描仪、激光跟踪仪技术的不断发展，“在线测量”使测量机要实现“工具化”。这要求其适应性更强。检测技术向高速度、高精度、高适应性的方向发展。三坐标测量机主机的主要功能是通过接触或激光扫描等非接触方式采集坐标数据，经过数据处理，完成被测工件的再造。现代测量技术不断融进产品研发。在逆向工程设计、制造的系统下，模具与模具制件设计制造的密不可分关系更加明显。

目前世界模具加工装备用切削刀具销售额超过100亿美元。工业发达的欧洲、北美、日澳三大市场占有75％-80％。在亚洲，中国也是一个重要市场。当前发达国家的制造业中，采用硬质合金刀具已占70％以上，传统高速钢刀具的份额降至30％以下。参与全球化竞争的中国机械制造业，对效率的追求也日益增强。模具企业对高精度、高效率、高可靠性、和专用性的现代高效刀具的需求也越来越迫切。硬质合金刀具、陶瓷刀具在模具企业广泛使用。粗略估计中国刀具需求在80亿元人民币以上。其中高精、高效、高可靠性的现代刀具，诸如硬质合金和陶瓷等超硬刀具材料可转位刀具的消费额约为15亿元人民币。其中80％一85％依赖进口。模具制造使用的刀具进口占90％以上。模具的复杂性、精密性要求所需切削刀具的品质更为上乘。

模具CAD／CAE／CAM已发展成为一项比较成熟的共性技术。硬件和软件的价格也已降到中小企业普遍可以接受的程度。微机的普及和应用及微机版软件的推出，模具行业中普及CAD／CAM的条件已经成熟。其今后必将有很快的发展。模具CAD／CAE／CAM一体化及软件的宜入化、集成化、智能化、网络化将是今后的发展方向。随着中国模具工业持续高速发展，模具企业在自身发展过程中体会到了模具实现数字化、信息化制造的必要性、重要性和紧迫性。模具制造全过程信息化管理工作已提到当前的议事日程。为了更好地推进模具企业信息化工作，以提高企业综合竞争能力，国内外模具软件制造商已进进行研究模具企业在信息化方面遇到的各种问题。其以此来进行指导企业按现代企业标准建设管理企业，按先进制造理念设计制造模具产品，以逐步实现其信息化的管理。其以PLM、PDM、ERP、CAPP管理为平台，闪且将CAD、CAE、CAM、PLM、PDM、CAPP等模具制造从设计、工艺、制造、管理四大领域协同综合，为模具企业保证数字化制造与提高企业的创新能力而努力。

4　结束语

模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，会使得模具制造能力和水平的高低成为国家创新能力的重要标志。模具制造装备是否精良直接关系到模具技术水平的高低。模具装备行业的发展促进了模具工业的进步，模具工业的发展也会给其加工装备提出了更多的以及更新的要求。基于这种发展趋势，笔者建议由高等院校、科研院所以及模具加工装备生产企业与模具加工装备用户单位等的广大工程技术人员一起团结协作，密切配合组成产学研结合体。其应当以此为基础，不断地推广与应用新技术、新工艺、新材料及新装备，以促进模具加工装备制造与应用水平的不断提高与发展壮大，使其走上可持续地发展道路。