模具装备制造业为模具工业发展提供支撑
2008-5-19
“十五”期间,我国提出走新型工业化道路,作为现代模具,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,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,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。

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、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我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。

2007年,机械工业总产值6万亿,增长40%,汽车占35%,电器占30%,整个制造业形势喜人 。同样,模具行业也是欣欣向荣的一年。2007年发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满, 模具销售额870亿元,比上一年增长21%,同时,中国的模具生产技术有了很大的提高, 模具生产水平有些已接近或达到国际水平。模具加工装备的数控化、模具设计的无图化、模具管理的信息化使模具企业的进门门槛达到一个较高水平,整体模具水平得到显著的提高。现代制造业要求模具行业提升模具技术含量,加快结构调整步伐,适应新产品的升级换代。按2006、2007年进出口情况来看,模具进口总量分别为20.47、20.53亿美元、基本持平,模具出口总量分别为10.41、14.13亿美元、同比增长35.73%,同比增长保持强劲的上升势头,同时逆差进一步下降,这说明高技术含量模具依赖进口的形势有了很大的改善,国产模具替代进口模具已形成气候,进出口模具结构趋于合理。2006、2007年塑料橡胶模具进口分别为10.47、10.65亿美元,均占当年进口总量的51%,进口量与其所占比例上一年情况持平;出口7.33、9.78亿美元,占出口总额的70.41%、69.21%,总量增加2.5亿美元,所占比例与上一年情况持平;2006、2007年冲压模具进口分别为7.55、8.35亿美元,占进口总额的36.89%、40.69%,出口2.34、3.26亿美元,占出口总额的22.48%、23.06%,与上一年同比增加幅度保持在一定的水平,总量增加1亿美元,;这说明说明塑料橡胶模具、冲压模具水平进步步伐明显,仍保持相对较好较高的发展水平,对模具出口的贡献率保持在较高的基础上。此外,大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;“三资”及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快。

随着我国模具工业的快速发展,我国的模具工业总量已进入模具生产大国之列,但还不是模具强国。进入新世纪以来,我国模具销售额以年平均20%左右的速度增长,我国模具整体实力进一步加强。进出口总额比上年增长10.05%,模具出口再攀高峰,其中,按排名顺序出口模具最多的省、市中浙江、江苏、上海分列第二、第三、第四位,占出口总额的39.81%, 华东地区的山东、福建、安徽也在出口最多的11个省市内;进口三年保持在20亿美元,2007年按排名顺序进口模具最多的省、市中江苏、上海、山东、浙江分列第二、第三、第六、第八位,占进口总额的41.04%, 华东地区的福建、安徽也在进口最多的12个省市内,这充分说明长三角地区模具制造业的水平继续领跑全行业。以上这些数据说明近两年来中国的模具制造技术水平有了很大的提高, 模具生产水平有些已接近或达到国际水平,而包括安徽在内的华东各省市的长三角地区在模具制造的数量和质量上均已在国内处于行业领先位置。

模具装备行业的发展促进了模具工业的进步,历届中国国际模展的展品情况也充分显示了模具制造的技术发展脉络。

一.模具加工设备

模具为单件生产,有对特定用户的依赖特性,其流程特点为参与产品(模具制件)设计、每件模具产品复杂,加工程序量大,单价高,模具依产品按照订单提供、按照用户要求进行创新和改型结合的设计,到用户安装调试出制品的整个流程中不断修改与调整,其适时监控更显得重要,这就要求模具加工设备、测量设备,有其特殊要求。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。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,随着模具制造更趋精细化,随着高速、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。据有关机构发布,2007年我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。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%,而这两种设备恰恰是模具行业采购热点。再有模具行业设备投资投向数控电加工机床、卧(立)式加工中心、激光加工设备、测量机的热情也持续走高。从海关统计中得知,数控机床进口国别按数量排名依次为日本、台湾、德国、韩国、意大利、瑞士、美国,我们调查模具行业企业采购的情况也是一致的,我国模具生产工艺装备水平低,需要大力发展,添置大量先进装备。目前,三资企业多使用产地为日本、欧美的模具加工关键设备;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设备,升级换代为日本、欧美的模具加工设备。现在,韩国的机床在我国模具行业中的应用也越来越多;国产数控机床伴随水平的提高,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设备、测量设备占垄断地位,其原因固然是与他们的产品高质量密不可分,同时也与他们对中国模具市场的策略有关。他们对模具市场的需求是主动服务,他们与模具用户合作研制开发机床的模具专用功能,量体订制功能,从销售机床产品转变成帮助用户所关心核心价值的服务性供应商。

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,固定资产投入中,模具加工设备的投入在80%以上,2007年国内机床消费总额将为145亿美元左右,约折合人民币1000亿元以上,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设备需求,占机床消费的15%以上,模具企业的投入是长期持续的;由于模具产品是按高中低档市场划分的,自然模具加工设备也是高中低档兼顾的。众多海外制造设备企业纷纷在上海中国国际模具技术和设备展览会上亮相的同时国产机床也拥有自己的天地。以加工中心来说,2007年中国进口13363台(其中龙门式569台、立式11172台、卧式1622台),金额达16.09亿美元,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的,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、德国DMG公司送展的加工中心采用新设计的紧凑式结构,占用空间小、结构高度小,加工空间具有最好的可视性和通达性,可最便捷实现5面/5轴联动,2007年中国数控机床产量突破12万台,大型、精密、多轴、高速等高档加工技术也有了长足的进步。北京机床研究所集团为我们带来的?1000—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等。电加工机床是模具加工的重要手段,由于电加工设备80%以上用于模具加工,故国内外电加工设备企业大都针对模具行业需要开发电加工设备,精度能满足需要,市场分布广,搞中低档电加工设备各有优势, 2007年中国进口3336台电加工设备,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0.01 mm,超级表面功能,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,大重量工件加工精度保持好,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,穿丝仅需5秒,等等电加工设备各自争相斗艳。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。

模具发展趋势向模具加工设备提出了特殊要求

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100吨,一模几百腔、上千腔,要求模具加工设备大工作台、加大Y轴Z轴行程、大承重、高刚性,高一致性。

2.模具加工的模具钢材料硬度高,要求模具加工设备具有热稳定性、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,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,具有高深孔腔综合切削能力和高稳定性,提高了加工难度。

4.模具加工的精细化使加工设备的复合性、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.加工技术与绿色产品技术的结合将在企业采购设备时纳入考虑范围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。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。

二.采购模具成型设备参与模具制件生产是模具企业新的利润增长点

现今模具企业以模具为载体,积极探索模具制件的生产已是一种重要生产方式,模具企业采购制件设备需求旺盛。2007年我国生产的成型设备达17.3万台,其中数控成型设备3000台;进口锻压冲压设备3844台、及其他成型设备4671台,

三.切削刀具

目前世界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,参与全球化竞争的我国机械制造业,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,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%—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,为本次参展的有国外众多知名刀具厂商,如:瑞典的SANDVIK,山高刀具SECO公司,蓝帜公司、SPINNER公司、NIKKEN公司等,日本的DIJET、BIG、OSG、日本住友电工。、日立工具新开发的高速高硬度刀具可加工至HRC70的硬度,东芝泰珂洛的拳头产品—TAC快速铣刀系列等。中国刀具和量仪的知名企业上海量具刃具厂、桂林广陆数字测控股份公司、株洲切削刀具股份有限公司等也提供了新开发的产品,参与国际竞争。本届中国国际模展是一次高精度制造工具的大检验。

四.模具的CAD/CAE/CAM技术日新月异,模具企业信息化从设计、工艺、制造、管理四大领域提高综合竞争能力。

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,再加上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,今后必将有很快的发展。模具CAD/CAE/CAM一体化及软件的宜人化、集成化、智能化、网络化将是今后的发展方向。随着我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,提高企业综合竞争能力,国内外模具软件制造商研究模具企业在信息化方面遇到的问题,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,逐步实现信息化管理已成为发展方向,以PLM、PDM、ERP、CAPP管理为平台, 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企业创新能力。目前,模具企业走数字化制造、信息化管理有许多形式,各有其适应对象及解决方案。(






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