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中国模具业“十二五”发展规划(下)
2012-2-17  来源:中国模具工业协会  作者:

    附件:“十二五”模具产业技术发展指南及重点项目建议

    

    一、模具产业技术发展指南

  
    模具是制造业的重要工艺装备,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。经过几十年发展,我国模具技术已有很大进步,但总体来说与国际相比尚有10年以上的差距。因此,一些高技术含量的模具我国还需大量进口,近几年每年都超过20亿美元。模具技术落后已使制造业许多产业的自主发展受到了制约,如中高档轿车、大规模集成电路和许多精密电子产品以及高档机电产品和军工产品等等。尽快发展模具技术已是当务之急。模具种类繁多,技术要求各异,现选取如下一些影响重大,前景广阔,经过努力可以取得成果并可以产业化和广泛推广应用的一些关键技术作为模具产业技术的发展指南:

  
    (一)技术名称:模具数字化设计制造及企业信息化管理技术

  
    技术说明:该技术是国际上公认的提高模具行业整体水平的有效技术手段,能够极大地提高模具生产效率和产品质量,并提升企业的综合水平和效益。以大型、精密、复杂模具为代表的高技术含量模具,目前大量进口,进口模具占据了国内中高端模具市场的50%左右。这类高技术含量的模具,与国际先进水平相比,我们尚有10—15年差距。差距主要表现在精度、寿命、制造周期及使用稳定性和可靠性等方面,模具数字化设计制造技术的落后是造成产品落后的最主要原因之一。

  
    该项技术所包含的主要关键技术有:模具优化设计与CAD/CAM/CAE一体化技术,尤其是三维设计和计算机仿真模拟分析技术、模具模块化、集成化、协同化设计技术;模具企业ERP、PDM、PLM、MES等信息化管理技术;快速成型与快速制模技术;虚拟网络技术及公共服务平台的建立等。通过这些关键技术的突破,可极大地提高模具企业自主创新能力和市场竞争力,有效提高高技术含量模具的国内市场满足率,并能大量出口,从而提高我国模具行业的整体水平及企业效益。

  
    这项技术目前在国内虽已有不同程度应用,但高端软件主要依靠进口,国内开发能力弱,应用水平低。

   
    (二)技术名称:大型及精密冲压模具设计制造技术

  
    模具大型化和精密化一直是重要发展趋势,高强度板和不等厚激光焊接板的冲压成形技术应用已越来越普遍,高强度钢板热冲压成形和大型铝合金板冲压成形技术在汽车生产中的应用也日益增多;由于高速冲床的运行速度越来越高,集成电路脚距越来越细密,接插件精度越来越高且体积越来越小,因此超精密加工在进一步发展。然而目前我国B级以上中高档轿车和超大规模集成电路及精密电子产品的模具还主要依靠进口,为汽车零部件配套的大型多工位级进模刚起步不久,板料热冲压成形及其模具技术在国内刚起步,基本上还是空白,模具生产技术水平已成为影响我国汽车和高档电子产品自主创新能力提高的重要因素。大型及精密冲压模具生产技术的提高,不但能提高汽车和高档电子产品的性能及自主创新能力,还将带动模具行业整体水平的提高。

  
    该项技术所包含的主要关键技术有:汽车大型覆盖件模具生产技术;汽车零部件大型多工位级进模生产技术;高强度板及不等厚焊接板冷冲压模具生产技术;高强度板热压成形及模具生产技术;厚板精冲模具生产技术;精度达到0.001mm的模具,为引线脚100以上及间距0.15mm以下的引线框架和超大规模集成电路配套的模具,为高于5μm精度的精密微型连接件和为特大(Φ400mm以上)特小(Φ16mm以下)特型(Φ12mm以下笔式等)马达铁芯及高要求显像管、电子枪等配套的模具生产技术等。

  
    (三)技术名称: 大型及精密塑料模具设计制造技术

  
    技术说明:随着社会进步和工业的快速发展,用户对塑料模具的要求已越来越高,塑料模的比例也在逐年提高,其比例已占模具总量的45%左右。作为现代工业基础的模具,不但要满足生产零件的需要,而且要满足生产组件的需要,还要满足产品轻量化和生产的节能降耗及环保等要求。现在,汽车、轻工、机电、电信、建材等行业及航空航天、新能源、医疗等新兴产业对塑料零部件的需求越来越大,要求越来越高。因此,大力发展大型及精密塑料模具生产技术现已成为提高我国模具制造水平的重要环节之一。一些新型的塑料成形技术及相应的模具发展的重要性尤为突出,而且这对于提高工业生产的效率及节能降耗和环保有重要意义。

  
    该项技术包含的主要关键技术有:热流道技术及其在精密注塑模具上的合理应用;多注射头塑料封装模具生产技术;为1000吨锁模力以上注塑机和200吨以上热压压力机配套的大型塑料模具以及精度达到0.01mm以上的精密注塑模具生产技术;多色多材质模具生产技术;金属与塑料零件组合模生产技术;不同塑料零件叠层模具生产技术;高光无痕不需再进行塑料件表面加工的注塑模具生产技术;塑料模模内装配及装饰技术和热压快速无痕成形技术;新型塑料和多层复合材料的成形技术及模具技术;气液等辅助注塑技术及模具技术;塑料异型材共挤及高速挤出模具生产技术等。

  
    (四)技术名称:大型精密铸造模具设计制造技术

  
    技术说明:铸造模具为铸造工艺配套,主要有压力铸造模(压铸模)、低压铸造模、重力铸造模、无箱挤压铸造模和精密铸造模等,模具水平对铸件水平影响很大,而大型精密铸造模生产技术难度也很大。目前,由于铸造模具水平低下致使铸件“肥头大耳”和质量不高的现象仍旧相当普遍。大型精密铸造模具进口也不少,这一模具生产技术的提高将对提高铸件质量,发展新型铸件,提高近净加工水平有很大意义。

   
    该项技术所包含的主要关键技术有:镁合金压铸模具及为2000吨以上锁模力压铸机配套的大型压铸模和精度达0.03mm以上的精密压铸模生产技术;模具制品重量大于10公斤,精度达到0.05mm的低压铸造模具和精度达到0.07mm的重力铸造模具制造技术;为自动造型线配套的无箱挤压造型铸造模具生产技术等。

  
    (五)技术名称:高等级子午线轮胎活络模具设计制造技术

  
    技术说明:汽车子午线轮胎有其独特的花纹造型,高等级子午线轮胎活络模具需设计成特殊而又复杂的三维立体结构,其不圆度、均匀度、几何精度的要求特别苛刻,以确保汽车轮胎行使的舒适度、高速度和安全性,体现轮胎的抓着性能、散热性能、转弯性能、防滑性能和排水性能等。它是模具家族中个性化最强和唯一“动态”的模具。为了准确无误地将轮胎花纹设计通过轮胎模具反映在轮胎上,现代轮胎模具的设计与制造过程要应用CAD/CAM/CAE技术将轮胎花纹总图转化为轮胎模具参数,完成轮胎模具花纹造型和结构设计数字化,对制造工艺进行数字化编程,生成NC程序,由CNC机床进行精密加工,整个设计和生产制造过程完全通过数字化信息在内部局域网上传递,需要数字化设计、数字化传输、数字化加工、数字化检验与管理等一系列高精尖技术。

  
    该项技术所包含的主要关键技术有:铝合金精密铸造和锻造技术;花纹块分块组合加工和精密滑动配合控制技术;模具合模同心度及精确度控制技术;CAD/CAM/CAE技术和CNC精密加工及复合加工技术;高速并行加工技术;模具综合热处理和表面处理技术、真空处理技术;模具智能网络化制造技术等。

  
    (六)技术名称:高档模具标准件生产技术

   
    技术说明:模具标准件是模具的基础,广泛使用模具标准件不但能缩短模具生产周期和提高模具质量,而且还能降低模具生产成本及有利于模具维修。目前我国模具标准件生产落后于模具生产,一些高档模具标准件至今还是空白,只好大量进口。这里只选取对模具生产影响最大的两种模具标准件作为突破口先行突破,这就是寿命能达到100万次的模具用高压氮气缸和温控能达到±1℃的热流道及系统。此外,斜锲机构在冲压模中具有十分重要的作用,无油润滑推杆推管在精密塑料模具中也非常重要,也属于应予大力发展的高档模具标准件。这些产品生产技术的突破,将有助于提升我国大型精密模具的水平。该项关键技术主要有:活塞、活塞杆和缸体的精密加工技术;高可靠性密封及安全技术;热流道材料及精密温控技术;热流道喷嘴精密加工技术;塑料在模腔内流动的三维计算机模拟分析技术;新型高档斜锲的设计技术及无油润滑耐磨材料的研发与加工技术等。

  
    二、重点项目建议

  
    基于上述模具产业关键技术,提出较为具体的重点项目建议如下:
  

   (一)先进模具设计加工的基础理论和共性技术研究与开发

   
    模具是为制件,也就是为成形产品服务的,而制件的发展趋势是轻巧、精美、快速与高效生产、低成本与质量,为此,有些新材料就会应运而生,例如各种新型塑料、改性塑料、金属塑料、镁合金、超高强度板、耐高温耐磨耐腐强韧材料、复合材料等等,这就对模具提出了新要求,先进模具必须满足各种新材料成形要求。为了制造出更好、更美、更环保的制件,我们必须从先进模具的设计加工基础理论和基础技术抓起。它们主要包括如下方面:

  
    1、新型材料成形机理、工艺与技术研究
    2、复合成形、精密成形与特殊成形的成形工艺与技术研究
    3、模具设计与制造新方法、新工艺及关键技术研究
    4、模具对柔性生产和自动化生产的适应性研究
    5、模具柔性加工和标准化、自动化生产技术的研究与开发
    6、提高模具可靠性与使用寿命的研究:包括模具失效分析、模具材料及热处理、模具表面强化、高性能模具材料的研发和模具钢选材系统等技术研究
    7、基于网络环境模具CAD/CAE/CAM技术的异地协同分析与研究和运用全球网络的综合系统的研发
    8、模具设计知识库系统开发
    9、网络虚拟技术及模具虚拟制造系统的研发
    10、模具设计制造过程最优化的智能化、信息化技术研究(包括模具设计制造智能化知识集成技术的研发)
    11、模具的超精加工、特种加工和细微加工技术的研究及推广应用
    12、模具制造在线检测技术,设计、加工、测量一体化技术和数字化调试技术的研究及推广应用
    13、快速原型技术在快速经济模具中的应用和无模快速制造技术研究
    14、模具绿色设计制造与再制造技术研究及推广应用

   
    (二)具有自主知识产权的模具设计制造和管理软件的研发、提高及推广应用

   
    模具生产今后将越来越依赖于高性能的装备与软件。目前国产软件不但数量少,而且在性能、功能方面与国际先进水平相比尚有许多差距,我们应充分发挥中国人自己的聪明才智来开发自己的软件。

   
    1、三维CAD/CAM软件开发与提高
    2、CAE软件的开发与提高
    3、模具生产企业PDM系统研发
    4、CAD/CAE/CAM无缝集成与一体化及与PDM集成技术的研发与推广应用
    5、逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的提高与推广应用
    6、模具数字化设计制造技术系统研发与推广应用
    7、模具生产及模具企业信息化管理技术及有关软件的开发提高和推广应用

  
    (三)汽车轻量化节能降耗材料成形工艺与模具开发

   
    2009年我国已成为汽车生产和使用大国,产量和销售量均列世界首位,“十二五”期间我国将继续保持世界第一的地位,但汽车的质量水平与发达国家相比仍有较大差距。单以汽车的自重来说,轿车自重下降10%即可节约燃油6%~8%,降低排放4%,节能减排效果十分明显,因此汽车轻量化对低碳经济意义重大。“以塑代钢”理念已成汽车工业的主流,“以塑代钢”和“以铝镁代钢铁”是汽车轻量化的必然之路。塑料替代金属能为汽车减重的同时还可降低传动件之间的摩擦力,提高耐磨性,减少零件数量,降低加工能耗等。此外,汽车的安全性、舒适性、密封性及隔噪效果也会更好。在欧、美、日等工业发达国家,塑料和铝合金制品在整车重量中的比例已都各占到10%~15%,以轿车为例,他们每辆轿车平均使用塑料已超过150公斤(北美接近200公斤,德国达到300公斤),预计到2020年,发达国家制造的汽车平均塑料用量将达到500公斤/辆以上。而我国目前每辆轿车塑料使用量平均只有约100公斤,占汽车总重的8%左右;发达国家已有60多种镁合金零件用于汽车,我国目前只有20多种,差距非常大。纤维增强塑料、金属塑料、塑料镜片和塑料玻璃、各种复合材料以及铝合金、镁合金和新型填充材料等轻量材料不断涌现。而所有这些要成为汽车零部件的材料,都必须使用模具来成形,而模具必须满足各种相关材料和各种汽车零部件形状的各种要求,因此,汽车轻量化模具的开发与产业化十分关键,对发展低碳经济非常重要,其主要内容有:
  

    1、汽车覆盖件轻量化模具项目:包括功能塑料成形模具,铝、镁合金板成形模具,高强度板、超高强度板和不等厚激光焊接板成形模具等。

   
    2、汽车发动机轻量化模具项目:包括铝合金发动机缸体缸盖压铸模、发动机气管塑料模具及钛铝合金汽车气门伐压铸模和新能源汽车电池模具等。
   

    3、汽车其他零部件轻量化模具项目:包括汽车油箱多层塑料吹塑成形模、行李箱板中空吹塑模、汽车方向盘和仪表盘等零件镁合金压铸模及发泡注塑模、汽车零部件特种塑料和复合材料成形模、汽车内饰件特殊工艺复合成形模、汽车精冲零件的连续复合精冲模及汽车中空件内高压成形模等。

   
    (四)高档轿车和节能型汽车模具开发与产业化

  
    目前,我国C级及C级以上高档轿车外覆盖件等重要部件的模具几乎全部依靠进口,严重制约我国高档轿车的发展,“十二五”期间必须攻克一些关键技术,并使这类高技术含量模具基本立足国内,争取部分出口。节能型汽车中有些零部件等对模具有特殊要求,也必须加紧研发。

  
    1、C级轿车车身冲压模具国产化、模夹一体化产品及综合性多功能总成检具等。
    2、汽车零部件大型多工位级进模具
    3、高档轿车保险杠、仪表板等大型复杂精密成形模具
    4、高强度厚板精冲模
    5、节能型汽车动力装置模具、变速器系列高精度压铸模具等

  
    (五)多功能复合高效模具与智能化模具开发与产业化

   
    随着信息化与工业化融合的不断深入发展,依靠信息传递与控制的多功能复合成形与智能化成形技术将不断发展,与此相应的多功能模具与智能化模具就应运而生,目前已露端倪,但亟需提高与发展。这些高水平、高技术含量的模具从设计到加工,都有许多关键技术必须予以攻克,所涉及的模具类型也比较多,主要内容如下:

   
    1、多功能复合高效冲压模具
    2、冲压与注射多功能复合成形模具
    3、用于塑料智能化成形的模具
    4、参数传感反馈控制压铸模
    5、用于板材智能化成形的精冲模具
    6、多层共挤复合模具
    7、多色多物料共注射成形模具及玻璃橡塑一体化注射模具
    8、叠层模具、旋转模具、高光无痕及模内装配装饰模具
    9、新型高等级子午线轮胎模具及智能专用设备和自动生产线的研发

   
    (六)战略性新兴产业新型特殊模具研发及产业化

  
    新能源、新材料、航空航天、生物工程、海洋工程、物联网和智能电网等战略性新兴产业以及高速铁路、城市轨道交通、电子信息、医疗器械等正在快速发展的产业都各有其特殊要求,许多零部件都必须用模具才能生产出来。加强新型特殊模具的研发不但能提高为战略性新兴产业配套的能力,而且也是我国模具行业调整结构和提高水平的重要举措。这些新型特殊模具主要有:

   
    1、塑料、金属等材料超薄、超精和微特零件的成形模具
    2、航空航天及国防工业特殊材料成形模具及快速经济模具
    3、高强度和超高强度板及新型材料的快速经济模具
    4、真空压铸、半固态金属铸造、金属挤压铸造、金属液锻等技术及模具
    5、特种有色金属冲压模具
    6、高速、超高速精密多工位级进模
    7、金属粉末注射成形模具
    8、动车组齿轮箱模具和超高速(>300公里/小时)精密轴承模具
    9、兆瓦级风力发电机新型桨叶模具和主轴模具等
    10、光学玻璃非球面镜片成形模具、光学塑料非球面及特种镜片成形模具

  
    (七)、高档模具标准件及模具基础零部件研发和推广应用

  
    模具标准件是模具的基础部件,是专用于模具制造上的特殊标准件。广泛应用模具标准件不但可以提高模具质量和水平,而且可有效缩短模具生产周期及降低成本,并有利于维修。据行业统计资料,模具标准件应用得好,可缩短模具生产周期30~40%,可降低模具制造成本20~30%,因此,发展模具标准件是国际公认的一条发展模具工业的有效而必须的途径。发展高档模具标准件和模具基础零部件是提升模具标准化制造进而提升模具水平的重要内容。高档模具标准件目前主要依靠进口,“十二五”期间应主要转为国内配套。这些高档模具标准件和基础零部件主要有:

   
    1、高性能热流道元件及系统
    2、高性能长寿命氮气缸和可控氮气弹簧系统
    3、机械斜楔、液压钭楔等高精度高性能斜楔与机构
    4、无油润滑推杆推管

   
    (八)模具行业中小企业公共服务平台建设

  
    模具生产企业99%以上都是中小企业,因此服务于广大中小企业、资源共享、市场化运作的公共服务平台和工程技术中心的建设对行业发展非常重要,尤其是在模具生产集聚区域,中小企业密集,这一工作就更为迫切。目前国内有些地方已开始建设公共服务平台,但总体来看水平还比较低,功能还不完善,亟需国家支持。

  
    根据我国模具行业具体情况,“十二五”期间拟建设下列平台:

  
    1、模具行业中小企业精益研发服务平台(含软件集成及产品研发等)
    2、模具及其零部件质量控制与检测服务平台
    3、模具行业信息交流和加工协作平台
    4、模具人才培训网络

  
    (九)模具行业工程技术中心建设

  
    我国模具行业已有2个国家级工程技术中心和1个国家重点实验室,他们虽然已为我国模具行业的发展,尤其是技术进步方面做出了很大贡献,但仍不能满足发展所需。为促进我国模具行业更好更快的发展,建议国家和各级政府有关部门及时做出建设以下国家级工程技术中心项目及一些省、区、市级工程技术中心项目的决策。

  
    1、国家级精密冲压模具工程技术中心
    2、国家级快速经济模具工程技术中心
    3、国家级汽车模具工程技术中心
    4、国家级电子模具工程技术中心
    5、国家级模具材料工程技术中心
    6、省、区、市级模具工程技术中心

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