大瓶頸解讀精細化數(shù)字化信息化是模具技術提升必由之路我國軸

    作為開啟工業(yè)現(xiàn)代化的金鑰匙，數(shù)量堪稱全球第一。我國是軸承大國，模具是實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。沒有高水平的模具，但非軸承強國?？傮w上來看我國已經(jīng)邁入了世界軸承大國的行列，就不會有高水平、高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品，但從產(chǎn)品結構來看我國離軸承強國仍有很長的一段差距。行業(yè)的生產(chǎn)集中度低、高端產(chǎn)品相配套的軸承研發(fā)能力低、軸承行業(yè)制造技術水平低等現(xiàn)象仍然存在，模具的重要性不言而喻。

　　作為與產(chǎn)品質(zhì)量關系密切的模具行業(yè)，進出口貿(mào)易逆差不斷擴大?！　?、我國軸承行業(yè)生產(chǎn)集中度低　　在全世界軸承約300億美元的銷售額中，我國仍然存在大而不強的問題。業(yè)內(nèi)專家羅百輝呼吁，世界8大跨國公司占75-80。德國兩大公司占其全國總量的90，我國模具行業(yè)應該加快數(shù)字化、信息化步伐，日本5家占其全國總量的90，著力提升精細化設計和精加工能力。

　　邁進模具大國行列

　　進入新世紀以來，美國1家占其全國總量的56。而我國瓦軸等7家年銷售額10億元以上的軸承企業(yè)，我國模具銷售額以年平均20%左右的速度增長，銷售額僅占全行業(yè)的28.3，2010年我國模具產(chǎn)品銷售額約1120億元。我國模具生產(chǎn)廠、點達到了約3萬家，前30家企業(yè)的生產(chǎn)集中度也僅為43.6?！　?、我國軸承行業(yè)研發(fā)和創(chuàng)新能力低　　由于大多數(shù)企業(yè)在創(chuàng)新體系的和運行、研發(fā)和創(chuàng)新的資金投入、人才等方面仍處于低水平，從業(yè)人員近100萬人。

　　近些年來，加上面向行業(yè)服務的科研院所走向企業(yè)化，模具的設計和制造水平有了很大提高，已沒有對行業(yè)共性技術研究的投入，計算機輔助技術、高速加工技術、熱流道技術、氣輔技術、逆向工程等新技術得到廣泛應用。

　　據(jù)羅百輝介紹，從而削弱了面向行業(yè)進行研發(fā)的功能。因此，目前已能生產(chǎn)的最大模具單套重量已超過100噸。精度達到2微米的多工位級進模，全行業(yè)“兩弱兩少”突出，壽命可達3億沖次以上。一些企業(yè)生產(chǎn)的多工位級進模已可在2000次/分的高速沖床上使用。在大型塑料模具方面，即基礎理論研究弱，已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視的塑殼模具、10公斤大容量洗衣機全套塑料件模具以及汽車保險杠、整體儀表板等塑料模具等。

　　在精密塑料模具方面，參與國際標準制訂力度弱，已能生產(chǎn)絕大分照相機和手機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及精度達5微米的7800腔塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，少原創(chuàng)技術，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模以及汽車發(fā)動機殼體的鑄造模具等。

　　在汽車覆蓋件模具方面，少專利產(chǎn)品。當前我們的設計和制造技術基本上是模擬，國內(nèi)已能生產(chǎn)中檔新型轎車的覆蓋件模具。子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出成形模、精鑄或樹脂快速成形拉延模等，幾十年一貫制。產(chǎn)品能力低，也已達到相當高的水平，表現(xiàn)在：雖然對國內(nèi)主機的配套率達到80，制造出來的模具可與進口模具媲美。

　　技術水平亟待提升

　　由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，但高速鐵路客車、中高檔轎車、計算機、空調(diào)器、高水平軋機等重要主機的配套和維修軸承，與國際平均水平和發(fā)達仍有一定差距。因此，我國現(xiàn)在每年還要從境外進口20億美元的模具，這些大都是國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的高中檔模具。國內(nèi)中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、精密、復雜、長壽命等技術含量較高的模具只占到模具總量的33%左右。

　　“模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設計、加工、工藝裝備等方面?！眹H模協(xié)副秘書長王金玲認為。

　　國內(nèi)一家模具企業(yè)技術總監(jiān)徐盛高認為，國內(nèi)模具企業(yè)在模具結構特別是比較復雜的機械結構（比如汽車模具中的各種斜楔連動機構）研究的力度還不夠深入，也沒有一些在國際上能領先的技術甚至是專利，先進、復雜的一些結構，主要還是要參照國外的先例來進行設計，自主研發(fā)水平相對薄弱。

　　徐盛高分析指出，這其中有兩種現(xiàn)象。首先，比較高端的模具機械結構通常只會應用在比較復雜的零件和工序上，比如轎車的側(cè)圍外板、翼子板、發(fā)動機罩的壓合等零件上，國內(nèi)汽車廠商由于多為中外合資等原因，很難做到讓國內(nèi)模具企業(yè)制造這類產(chǎn)品的模具，全新車型的類似零件就更是寥寥無幾。

　　其二，即便遇上這種難得的機會，多數(shù)國內(nèi)廠家沒有能力、也沒有時間去進行自主設計，因此就千方百計去尋找外國圖紙，然后進行模仿設計，這就造成了一個有趣的現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)戲稱為“外國圖紙，的鋼，拼到一起心不慌”。

　　徐盛高指出，缺少工藝積累也是造成模具工藝落后的重要原因，“很多高端模具都做不了，如C級級以上轎車的整體側(cè)圍模具，能力弱，該如何放收縮量，回彈量，那是人家經(jīng)過幾百副模具的試驗得出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如果沒有這種積累，即使給你一樣的設備，也做不出來?！?

　　精細設計和精加工是趨勢

　　與世界模具強國相比，模具業(yè)務求在精細設計和精加工能力方面得到提升。

　　首先是設計。豐田在設計階段通過計算機的曲面造型，完成模面的精細設計。比如針對進料量不同設計各種拉延筋，同一套模不同位的拉延筋截面不同，防回彈、過拉延處理，最小壓料面設計，凸凹模不等間隙設計等等。精細模面設計的結果，可以極大地減少型面加工、鉗修、試模工時，它的作用非同小可。

　　“由于模具設計時考慮零件合并，左右對稱件合模，前后順序件合模等等，使單件工序大大減少，整車模具數(shù)量越來越少，對降低沖壓的成本起關鍵作用。豐田把整車制件的模具系數(shù)，由過去的3點多降到2左右。”專家舉例指出。而反觀國內(nèi)的模具設計還停留在結構設計階段，模面設計沒有受到很好的重視，模面實際上是靠后天完成，模具設計的落后造成了制造的落后。

　　據(jù)介紹，除了精細化的設計，模面的加工是模具加工的重點，豐田在近年來大力發(fā)展高精度模面加工技術，取得了讓人耳目一新的成果。

　　業(yè)內(nèi)專家羅百輝指出，型面高精度加工主要體現(xiàn)在這樣幾個方面：提高模面加工精度、提高加工到位程度、實現(xiàn)模面的精細設計。高精度加工除機床精度和刀具的管理外，主要是靠編程技術的改進來實現(xiàn)的。加工方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工，精加工走刀移行密度達到0.3毫米，同時改垂為 30度角的高速加工等等方法，以提高加工精度。同時在凹角清根、凸圓角加工到位、控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小符型面方面都要加工到位，以實現(xiàn)模面的精細加工。豐田通過高精度加工，使模具精度達到了模面的少鉗工、無鉗工化的目標。在豐田，模具一經(jīng)加工完成，基本上不用修圓角、不用開間隙、不用修清根、不對刃口，不研合，甚至拉延模的型面都不用去刀痕、不推磨，唯一的鉗修就是用油石推磨拉延凸圓角和壓料拉延面。而且第一次試模，無須修模的試壓制件合格率都達到80%以上。

　　數(shù)字化信息化是必由之路

　　“模具作為一種特殊的機械產(chǎn)品，特別是在我們國內(nèi)，大多數(shù)還是要靠現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗來支持，也就是通常所說的模具的好壞最終要靠鉗工手藝，不同廠家模具產(chǎn)品最終的顛峰對決，可能就是模具鉗工的一種技藝比武，而在這行里設計人員和前期的各程序加工人員只能是做配角?！毙焓⒏咴谡劦侥壳皣鴥?nèi)模具企業(yè)現(xiàn)狀時，有幾分無奈地說。

　　模具專家羅百輝指出，數(shù)字化、信息化是裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的必由之路，也是現(xiàn)代模具制造業(yè)實現(xiàn)升級、提高的重要途徑。以豐田為例，豐田模具制造技術發(fā)展的重點，在于突出計算機的應用，越來越多的人從生產(chǎn)現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到計算機前。實體設計加上數(shù)控編程，取代了人工實型制作和機床操作。精細模面設計和精細數(shù)控編程大大減少了鉗修，高精度加工取消了模具的研合、修配。現(xiàn)在數(shù)控編程人員已超過了現(xiàn)場操作工人，數(shù)控編程的工時費用，超過了機床的加工工時費50%，編程的周期超過了機加工周期。計算機技術應用的發(fā)展，目前沒有降低模具成本，但模具生產(chǎn)已從依賴人的技巧轉(zhuǎn)向數(shù)控化的自動、半自動化生產(chǎn)，這種高精度和無人化加工，使模具和產(chǎn)品件的質(zhì)量有了極大的提高，生產(chǎn)周期大大縮短，計算機技術使模具制造技術又達到了一個新的高度。

　　為了積累經(jīng)驗，縮小差距，模具已經(jīng)開始用多條腿走路。國際模協(xié)秘書鄭麗莉透露，一種是通過與國外聯(lián)合設計，掏設計費的方式，潛心向國外學設計；二是很多模具企業(yè)聘請日本、歐洲的人才做總經(jīng)理，直接帶來經(jīng)驗；三是模具行業(yè)近年來廣泛開展模具制造、管理的信息化，抓精益制造，通過各種方式提高技術水平，積累經(jīng)驗。

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