中国模具工业协会DMC2016模具技术和设备评述专家组
第十六届中国国际模具技术和设备展览会模具水平评述
中国模具工业协会DMC2016模具技术和设备评述专家组
对第十六届中国国际模具技术和设备展览会展出的各类模具、模具标准件及模具材料等进行了评述,介绍了我国模具、模具标准件、模具材料和模具CAD/CAM/CAE技术的发展现状和技术水平,分析了我国模具技术的发展趋势。
模具;模具标准件;模具材料;模具CAD/CAM/CAE;发展趋势
第十六届中国国际模具技术和设备展览会于2016年6月28日至7月1日在上海新国际博览中心举行。本届展会的主旨是引领模具行业“新常态、新发展、调结构、促升级”,助力制造业迈入“十三五”,力图倾力打造“精益制造装备与自动化智能制造”和“一体化成形与精密模具制造”的主题。在原有高端精密加工设备与技术以及先进模具基础上添加了新的板块,如:增材制造(3D打印)、激光装备、机器人及智能化集成等新技术,突出互联网+、模具智造、云制造等新业态以及新材料、新技术、新工艺、新装备等。展会共设6个展馆,展览面积超过70 000 m2,吸引了中国、香港特别行政区、台湾以及意大利、瑞典、德国、美国、瑞士、法国、加拿大、日本、奥地利、列支敦士登公国、西班牙、斯洛文尼亚等15个国家和地区的近1200家企业参展。与展会同步,开展了“精模奖”的评定以及ISTMA金砖国家论坛、FADMA亚洲模具协会联合会工作会议、中国模具工业协会理事会会议、行业资源共享互联网+模具协同制造峰会、国际汽车模具发展论坛、模具与现代制造产业集聚园区协同发展论坛等12个行业学术会议和采购对接会,是一届世界领先水平的模具、设备、技术与展览并举的国际化盛会。
在本届展会展出的塑料模具、冲压模具、汽车覆盖件模具、铸造模具、模具标准件、模具材料中,共有161副模具和10个标准件项目角逐 “精模奖”,基本反映出了我国模具及其相关技术的发展状况与前沿水平。下面就塑料模具、冲压模具、汽车覆盖件模具、铸造模具、模具CAD/CAM/CAE、模具智能化、模具标准件、模具材料等技术及其发展水平进行评述。
本届展会参展的塑料模具企业展出了近年来在技术创新、产品创新、模式创新等方面的最新成果,模具行业转型升级促进了塑料模具技术水平的提升,主要体现在4个方面。
(1)模具的智能化
模具智能化能给模具用户提供最佳的使用体验,本次参展的塑料模具企业在智能化模具技术研发和应用方面有了较大突破,如:模具型腔压力感知与反馈、模内在线感知系统等,能把模具这个“黑匣子”里面的信息及时显示出来,为模具生产提供真实的塑料工艺数据,提高了模具的工艺调试和制造水平。模具智能化相关技术的研发和应用将大幅提升模具用户的满意度,具有广阔的市场前景,特别是在精密注塑件生产方面,可更好地满足模具生产的高效率、高质量要求。
群达模具(深圳)有限公司开发的带有模内在线感知系统的注塑成型智能模具,装有一种基于塑料介电特性的新型模内在线质量感知系统,能对注塑过程各阶段的关键质量参数进行在线实时检测。该模具的关键技术主要包括在线质量传感器的硬件设计与软件设计、高精度的电容信号测量与智能处理等。利用模具在线质量感知系统实现了注塑成型模具型腔内的填充速度、填充压力、填充温度、填充时间、填充V/P切换等综合工艺参数的实时在线感应、控制和优化,提升了注塑生产的效率和质量。江苏泽恩汽车部品制造有限公司开发的博世高压电喷系统部件注塑模具,用于生产高压电喷系统的喷油嘴零件,采用KISTLER压力传感器对模具型腔压力进行可视化监控,产品合格率为99.95%,达到德国同类模具水平。浙江赛豪实业有限公司开发的精密汽车双色底座模具,制品由二个塑料制件组成,制件接合面需采用激光焊接,形状吻合度要求高,通过模具型腔压力监测技术,控制制件变形量,保证了制件良好的装配效果。
(2)模具结构的复杂化和柔性化
塑料模具企业不再着眼于同质化的低成本模具竞争,而是越来越注重用户的个性化与复杂高难度需求,如:转印定制模具、叠层模具、双色双物料模具、高光注塑模具、微发泡工艺模具等结构新颖、工艺成熟,应用越来越广泛,很好地满足了用户对产品性能的要求。
青岛海尔模具有限公司开发的精密转印定制注塑模具,在模内转印技术方面实现了突破。采用创新的膜片夹持吸附结构,实现了较深型腔的图案转印和精确的图案定位。先进的膜片3D数码打印技术,能为用户提供个性化图案的制品。该模具的相关技术已推广应用于洗衣机、空调、冰箱、清洁机器人等产品外观图案定制领域,产业化效果显著。
近年来,行业内骨干模具企业在叠层模具、双色双物料模具等新技术方面实现了技术突破,同时面向行业开展了技术示范、标准起草等工作,带动新技术在模具行业推广应用。从本届展会来看,部分模具企业已掌握了这些新型模具技术,并打造成为企业新的经济增长点。
天津银宝山新科技有限公司开发的大型汽车前保护板叠层注塑模具,属于大型双叠层模具,用于生产汽车前保护板零件,生产效率接近单层模具的二倍,且模具使用情况良好,能满足用户对注塑生产效率、成本及设备利用率的需求,符合高效模具的发展方向。
青岛海瑞德模具制品有限公司开发的双色法兰注射模具,所生产的水泵法兰制件由PP+30%GF和TPE等二种材料组成,尺寸精度和同心度要求高,且需满足水压力密封的要求。由于制件的特殊结构,该模具采用创新的滑块式双色注塑模具结构,不仅解决了传统双色模具结构无法解决的TPE层浇注问题,还辅以精密加工和组装工艺,保证了一模四腔的高精度互换性。同时,结合长轴类零件精密加工、倒扣形状强脱结构、复杂零件冷却等解决方案,使模具和制件均超过国外客户的质量标准,并取得了制件的供货权。宁波锦隆电器有限公司开发的DW300曲线锯外壳模具,采用双色双物料注塑工艺,所生产的制件内部形状复杂且制件配合精度要求高,模具分型曲面形状复杂,模具的加工研配精度高,可实现型腔的精密互换,以及消除飞边、锐边等引起手感不适的缺陷。软胶为多区域形状,为保证充填质量,采用新颖的多点进料浇口。
高光注塑模具技术已较成熟,应用也较广泛,而本届展会上的模具在加热方式方面又出现了新的创新。四川长虹模塑科技有限公司开发的电视面框电水复合高光注塑模具,用于生产55"电视高光面框,采用电水复合方式完成注射过程中的急冷急热。在模具研制过程中解决了若干关键技术,如:模具急冷急热通道的设计排布、模具急冷急热通道直径及长度的精确加工、加热棒接头处的高温高压密封、植入模具内部的电水复合加热系统、模具加热、冷却与注射过程的联机控制等。与传统的蒸汽高光模具相比,电水复合模具的蒸汽在模具内部产生,能节约50%的能源费用,生产效率可提高10%~15%,具有节能安全、提升产品质量等优势,同时摆脱了高光模具对外部蒸汽源的依赖。
微发泡工艺在保证制品性能的前提下,可明显减轻制件重量和成型周期,大大降低设备的锁模力,且具有内应力和翘曲小、平直度高、尺寸稳定等优势。特别是由于微孔尺寸小于材料内部的缺陷,微孔的存在使材料中原有的裂纹尖端钝化,有利于阻止裂纹在应力作用下扩展,从而改善塑料的力学性能。
宁海第一注塑模具有限公司开发的大型复杂骨架微发泡注塑模具,用于生产中央通道骨架零件。该模具的研制首先针对微孔发泡的工艺特点,对产品结构设计进行了优化。运用CAE模流分析,对模具浇注系统的设计方案进行比较论证,利用分析结果优化模具的冷却和排气设计。针对微孔发泡注射成型工艺的要求,抽芯斜顶都精心设计了冷却温控回路,保证了模具温度稳定、机构动作可靠顺畅。经验证,模具设计合理,工作可靠,制品微发泡特征良好,泡孔细密均匀,制品减重率在6%~10%范围可调;模具成型周期在50s内,比传统工艺缩短20%,翘曲变形明显改善,尺寸和变形均达到客户标准及要求。青岛海泰科模具有限公司开发的微发泡注塑模具,用于生产微发泡工艺的副仪表板骨架零件。该模具的设计采用CAE模流分析,研究了微发泡工艺、浇口等相关参数对气泡大小和密度的影响,针对微发泡模具的鼓包缺陷优化了模具结构,避免了制件的鼓包现象,提高了成品率。同时优化了水路、排气等系统,扩大了微发泡的工艺窗口。
(3)模具设计制造趋于精细化
模具企业已不再局限于研究产品零件的质量要求,而更加重视满足产品的质量、性能、成本要求,表现为在传统模具上探索新的模具研制模式和方法,满足或超越产品质量、性能、成本标准,提升企业自身的市场竞争力。
模具及制品精度方面,宁波贝隆精密模塑有限公司开发的车载HUD抬头显示模组投影镜筒精密注塑模具,所生产的镜筒制件是模组的核心零件,材料为高温尼龙PA材料。其上下镜筒的镜片档要求同心轴、圆度、直径大小均控制在0.01 mm内,产品锁镜片用的螺牙外径与镜片档的同轴度要求控制在0.02 mm内,精度要求极高。该模具的关键技术主要包括二个方面:一是高精度加工工艺,如:齿轮传动机构的轴承孔选用超精密坐标磨床加工,精度控制在0.005 mm;牙轴的螺纹加工牙形公差要求控制在±0.002 mm内,材料硬度为56 HRC,选用高精密自动螺纹磨床加工;二是模具脱螺纹机构的创新,采用二次开模一次退牙一次抽芯,配合伺服马达脱螺纹牙轴传动机构,全自动生产,保证了制件螺纹精度和量产的稳定性。厦门唯科模塑科技有限公司开发的10 mL酒精擦拭器注塑模具,所生产的制品为细长薄壁精密医疗用零件,壁厚仅为1 mm,要求壁厚均匀。为了防止注塑过程中发生盲孔型芯偏移的问题,模具采用细长型芯定位机构,解决了壁厚不均的问题。制件端部的螺纹采用精密脱螺纹机构,通过高精度旋转和移动,保证薄壁件的螺纹能顺利脱模。
制品变形控制方面,汽车注塑模具的用户对制件变形量提出了很高的要求,采用传统的模具开发方法很难满足用户的需求,部分模具企业已形成解决制件变形问题的有效方案。该方案采用CAE模流分析、产品结构优化、预变形设计、试验模具验证、三坐标数据测量、预变形修正等方法,确定制件的最终结构尺寸,然后进行正式模具的设计与制造,极大地降低了模具的质量风险,保证了制件质量达到产品标准,大幅提升了模具用户的满意度。宁波远东制模有限公司开发的FIAT553汽车行李架支持座注塑模,用于生产汽车行李架支持座零件,以塑代钢,降低成本,满足客户对汽车轻量化的需求。制件材料为尼龙加玻纤塑料,材料流动性差,制件长度达1650 mm,变形量大,尺寸难以控制,装配贴合面要求高。青岛英联精密模具有限公司开发的汽车天窗支架模具,用于生产汽车天窗支架零件,汽车天窗模块需满足安全性、耐久性、密封性、舒适性等性能指标,所以对天窗支架的尺寸精度提出了很高的要求,制件需严格控制变形。
制品强度方面,厦门威迪亚精密模具塑胶有限公司开发的自行车前叉塑料模具,所生产的制件材料为PA66+40%GF,需满足抗冲击性和高强度的产品性能要求。该模具属于新型自行车前叉一体成型模具,采用低熔点的易熔型芯,通过一次注塑得到完整的自行车前叉,各部分间一体成型,同时可依据产品所需强度更改易熔型芯的形状,从而达到改善产品强度的要求。相比传统吹塑工艺,没有缝隙和焊接接口,强度好,成型周期短,壁厚均匀,产品尺寸精度高,且外观美观。
降低成本方面,东明兴业科技股份有限公司开发的HM2X前壳小型化精密注塑模具,采用模具小型化设计方案,运用堆叠和紧凑排布的设计理念,减小模具的外形尺寸和注塑设备规格,从而节约模具生产成本。运用力学计算分析方法校核模具零件的刚强度,保证模具结构的可靠性。模具零件加工采用自动在线检测设备,保证加工精度。该模具的总体尺寸比传统模具缩小约40%,产品料把重量比传统模具减少约30%。
提升效率方面,麦迪池杰(厦门)模具科技有限公司开发的38kV固封极柱模具,所生产的制品为高压电器元件,成型材料为环氧树脂,模具成型温度为150~180℃。该模具自带加热系统,模具各零件采用均布分组控制的电加热管和热电偶,通过控制器对加热温度进行精确控制,解决了传统机台加热方式成型零件时加热不均匀、产品气泡多、成型周期长等问题。该制品为嵌件注塑,注塑前需在模具内放置多个金属嵌件,嵌件的安装采用了新颖的整体式嵌件安装桌,嵌件在安装桌上一次安装到位,仅移动工装一次即可安装到模具相应位置,大幅缩短了嵌件的安装时间。
(4)模具的新技术水平不断提高
许多模具企业不再局限于传统模具专业领域,出现了很多高新技术模具。
宁波方正汽车模具有限公司开发的新型汽车油箱吹塑模具,其关键技术包括将原来圆筒形的料坯改为片式料坯,通过中间模把二片料坯分别吸附到模具的二个型腔上,然后吹塑成型。通过中间模辅助在产品吹塑成型过程中直接把功能阀焊接到油箱内部,油箱表面无需打孔,解决了油箱防汽油渗透的性能。在不同区域设计大小不同的排气塞,保证片式料坯能均匀地吸附到型腔上。该模具的碟形机构与油箱本体模具的装配公差达到0.05 mm,超过了国外进口模具的水平,吹塑工艺达到6层吹塑,而模具价格仅为进口模具的1/3,其他指标均达到国外进口模具水平。所生产的油箱吹塑技术燃料系统的排放量明显低于传统吹塑成型的燃油系统,可实现油箱重要零部件在油箱成型过程中内置,使油箱渗透性能达到PZEV要求,属于塑料燃油箱系统领域目前最先进的技术。厦门超日精密模具有限公司开发的G5-397机架模具,制件为CPU水冷散热器的核心部件,服务器的散热、降噪等性能要求模具需解决以下问题:陶瓷轴心和机架同轴度与垂直度的精度问题,制件脱模困难问题,在日常高低温使用环境下易产生蠕变,导致使用寿命下降问题等。模具采用CAE模流分析确定合理的浇口形式及位置,保证充填效果和制件的尺寸精度。轴芯与机架一体成型,陶瓷轴芯在高分子结晶过程中进行融合固定,同轴度<0.01 mm,蠕变系数小,耐磨损系数高,减少了使用过程中的磨损量,保证零件的稳定性。模具零件采用YG20材质,解决了放置陶瓷轴芯导致的模具磨损而产生的毛边问题。采用双向多级脱模机构,分段顶出,对结晶后的脱模力进行多重分解,保证机架的平行度和垂直度。为提高塑件结晶效果,模具采用前后模独立的双组加热、双组冷却控温设计,模温均匀,使塑件在成型过程中充分结晶,提高结晶致密性,减小蠕变,提升了尺寸的稳定性。该模具生产的制品使用寿命超过5亿次。
本届展会的冲压模具与往届展会相比,无论是模具的品种、规模还是技术水平和品质都有新的亮点,标志着冲压模具先进水平的多工位、多功能和高效智能化发展趋势强劲。参展展品涵盖了电子、通信、汽车、电机电器、仪器仪表、医疗器械、自动化装备、轨道交通、航空航天、军工机械、新能源和家电等产品领域。从展品水平分析,模具在复杂程度、结构优化创新、制造精度、表面粗糙度、使用寿命、性能、技术含量、制品质量和加工周期等方面比上届展会有显著进步。模具国产化程度越来越高,部分国产高档模具在品质和性能上与国外先进模具水平相当,不仅可替代进口,且有相当一部分模具已出口到工业发达国家和地区,模具出口量大幅增加。纵观本届参展和申报“精模奖”的模具项目,大型复杂级进冲压模具技术进步显著,精密高效长寿命级进模具精品荟萃,多功能自动化模具精彩纷呈,引起了广大专业观众的极大关注。
(1)大型复杂级进冲压模具技术进步显著
祥鑫科技股份有限公司研制的管道式换热器集液管整体级进成形模具,用于冲制汽车散热器产品。该模具重量约12 t,21工位,800 t冲床,模具使用寿命达100万冲次,冲速25冲次/min,属大型复杂精密级进模具,产品形状复杂,精度要求高,技术难度大,在一副模具内实现异形复杂双管道式零件的多工位卷圆成形、侧翻成形,扁管槽采用整体冲一次成形和模内自动铆装产品组合一体化功能,特别是一模双列,替代了国外分工序冲压模具。该模具结构工艺优化和技术创新显著,已取得重大的社会效益和经济效益,模具技术达到国际先进水平。
宁波鸿达电机模具有限公司研制的Y2-255芯片套裁大型级进模具,用于工业电机铁芯片产品。该模具长3 m,重10 t,制造精度5 μm,在400 t高速冲床上使用,冲速达100冲次/min,使用寿命超过5000万冲次。模具主要特点是一模多列、套裁和自动化程度高,在一副模具内能同时生产2P、4P、6P等不同极数的落料圆片,套裁提高材料利用率5%~10%,一模多列产品输出采用12条自动化装置。该模具实现的大步距高速多列套裁和节材等技术获得宁波市重点工业新产品奖。该项目的技术研发已不仅仅局限于模具制造企业的努力,而是从模具上下游产品、产业链和产业联盟联合研发,从而提升竞争力。
南通超达装备股份有限公司研制的剪切式地毯冲切模具,用于冲制汽车内饰件产品。该模具重量8 t,使用寿命超过50万冲次。模具通过结构优化和技术创新,解决了组合导向系统的设计制造关键技术,实现剪切式刀口进行冲切,既提高了导向精度,又提高了产品边缘的冲切质量和效率。该模具属大型复杂冲模,形状复杂,曲面起伏大,技术难度相当大,创新成效显著,切断率从90%提高到98%,掌握“零间隙”的工艺创新等,模具技术水平属国内领先水平。
(2)精密高效长寿命级进模具精品荟萃
厦门特克模具工业有限公司研制的SOP016L(94×150)-12P引线框架模具,用于冲制IC集成电路产品。该模具属精密高效级进模具,制造精度达1 μm,细小凸模数量多达800个以上,模具在高速冲床上使用,冲速达400冲次/min,使用寿命超过5000万冲次。为解决产品尺寸小、腿数多(16腿)、多排列(12排)、材料薄(0.23 mm)和共面性要求高(0.01 mm)等关键技术,对模具结构及工艺进行优化和创新,生产的产品很好地满足了用户要求,替代了日本进口模具,并获国家专利2项。引线框架是分立器件和集成电路的载体,其主要特点是种类多、数量大、精度高、形状复杂、尺寸细小、材料薄、表面需局部电镀及外观要求严格。近几年,随着科技的发展,国内高速精密冲压引线框架生产技术有了很大提升,国产模具技术水平已接近或达到国外同类模具先进水平。
昆山嘉华电子有限公司研制的连接器精密高速级进模具,形状复杂且精度要求高。对模具进行结构优化和精准制造,用镀氮化处理(PVD)提高超硬合金凸模寿命2倍以上。模板深冷处理,上下模座材料采用高强度、高硬度合金铝(A7075),满足了重量轻、强度高的需要,实现了模具在30 t高速冲床上使用且冲速达800次/min,一次冲出16件产品,使用寿命3亿冲次。该模具技术水平已达到或接近国外同类模具先进水平,替代了进口模具。
无锡国盛精密模具有限公司、黄山三佳谊华精密机械有限公司等研制的变薄拉伸换热器翅片高效级进模具,具有以下技术特点:① 模具结构设计功能模块化。根据制品要求,集成众多结构复杂的功能模块于同一模具,并可适当进行柔性化组合,达到三步进和四步进;② 精度高、设计制造技术难度大。通过采用现代高精密制造工艺技术,关键零件尺寸精度达1 μm,可互换;③高速高效。在配套进口高速冲床上使用,冲速达280冲次/min,并实现60列三步进或四步进自动送料,完全满足高效规模化生产需求;④使用寿命长。采用HP40粉末冶金钢、硬质合金等新型模具材料,刃口件单次刃磨寿命达3000万冲次以上,模具使用寿命超过5亿冲次;⑤技术创新显著。不仅通过对厚度0.095 mm的铝箔进行多步拉深成型,还对冲孔翻孔后的成型孔再次进行变薄拉深和二次翻边,并采用多项自主知识产权专利技术,改善了空调换热器的高能效比指标,有利于节能降耗,具有较高的推广价值,技术水平与国外同类模具先进水平相当。
(3)多功能自动化模具精彩纷呈
集机电技术为一体的电机铁芯自动叠片级进模具,在高速冲床上使用,具有自动冲压、叠片、扭槽、回转、厚度分组、安全保护和产品输出等功能,模内实现叠铆组装,铁芯组合件厚度达90 mm以上,计量监控智能化、自动化。本届展会展出的铁芯自动叠片级进模中有:大型铁芯自动叠片、三列铁芯自动叠片、铁芯双回转自动叠片、双列铁芯大回转自动叠片、笔型铁芯自动叠片等。
宁波震裕科技股份有限公司研制的笔型点火器铁芯级进模具,用于汽车发动机产品。该模具采用伺服电机驱动精密丝杠进行凸、凹模移动,实现控制凸、凹模在不同位置冲出不同宽度的截面,模内叠铆组装和自动出件。采用移动式凸、凹模技术和二组凸模可任意多种片型,解决了由于片型大导致的级进模具过长、送料稳定性差等难题。该模具涉及一种非等截面铁芯在级进模具中的冲裁方式,在级进模具中二个工位内实现12种不同截面铁芯成形技术,缩短了模具长度,降低了生产成本。
厦门捷昕精密科技股份有限公司研制的端子框架双触点自动铆接模具,用于冲制微动轻触开关产品。该模具的特点是在多工位模具上研制了自动输送触点机构,通过输送系统精确定位到料带上进行模内铆接组装成品,并研制了成品切断和气电组合装置,实现了一出4件,冲床速度达150次/min,模具使用寿命超过5000万冲次。该模具通过生产工艺和模具结构的创新优化,提高了产品质量和生产效率,解决了原来的单个冲件后,再与触点进行成品铆接,工序繁多、单个生产效率低下、不良率高的生产问题。该模具创新点突出,可替代进口模具。
宁波美高五金科技有限公司研制的22F动簧组合(衔铁及银触点)模内铆接多工位级进模具,用于冲制电磁继电器动簧组合产品。该模具通过结构优化和技术创新,实现了在一副模具内完成动簧片组合的动簧片料带冲制、银触点铆接、动簧片弯曲成形、衔铁铆接等全部工序,大幅降低了生产成本,提高了品质和生产效率。同时,在模具内设计二组防漏铆检测装置,分别检测银触点、衔铁有否漏铆,当发生漏铆时,检测装置发送冲床传输停机信号,冲床自动停机,有效控制了漏铆次品的产生,提高了产品合格率。该模具包括了冲压成形和铆装成品一体化技术、银触点及衔铁漏铆检测装置技术,成效显著,模具水平与国外模具水平相当。
成都宏明双新科技股份有限公司研制的屏蔽罩模内装配多工位精密级进模具,用于冲制屏蔽罩产品。通过结构优化和技术创新,可在一副模具内实现二种材料和二种厚度的自动冲压成形和模内组装技术,冲床速度达150次/min,模具使用寿命预计6000万冲次,模具技术水平属国内领先水平。
可以预测,随着电子、信息等高新技术的持续发展,以及市场需求的个性化与多样化,未来以高档模具为核心的高效精密冲压技术的发展趋势是精密化、高速化、网络化、柔性化、集成化、信息化和智能化、低碳环保及全球化。
本届展会,汽车车身模具展商达60余家,智能制造和绿色制造得到了充分展示和体现。信息技术和先进制造技术的快速发展和应用,使越来越多的参展商迅速提升自己的研发制造能力和水平,汽车覆盖件模具制造技术和产品已达到或接近国际先进水平,部分龙头企业纷纷进入国际市场。
(1)车身覆盖件模具制作能力和水平进一步提升
近年来,高速五轴加工技术、全工序CAE及模面强压间隙处理技术、激光及中频表面强化技术等先进技术在汽车模具企业全面应用,加快提升了覆盖件尤其外覆盖件的模具制造水平和质量。本届展会上,业界龙头骨干企业展出了大量侧围、翼子板、天窗、顶盖等复杂外板优质模具和制件,并已成功为国内外AB级乘用车实现配套,替代进口。
一汽模具制造有限公司、东风模具冲压技术有限公司等企业为国外著名品牌公司承制的B级轿车的整体侧围、翼子板等外观件,通过数据积累和CAE分析,使用了模面精细处理,使一次出样制件的质量得到极大的提升。安徽江淮福臻车体装备有限公司制作的高端旅行车大型整体侧围,长度超过3.7 m,采用模面处理及强压技术,获得了完美制件。
成都普什汽车模具有限公司研制的全景天窗模具也很具代表性。其成形零件为中型旅行车的全景天窗,具有尺寸大(2800 mm×1700 mm)、形状复杂(拉深高度大且变化剧烈)、成形困难(两侧附加凸缘、后部负角形状复杂)、外观质量高、搭接关系多等典型车身复杂零件的特点。模具通过精确的单工序CAE分析,采用了内外复合压边、模面强压处理的设计;双活开花斜锲、旋转斜锲等的精巧结构,成功地将传统5~6序模具缩减到4序。优化了生产企业的效率和成本,制作水平达到国内领先水平。
(2)车身轻量化新材料成形技术发展迅速
汽车轻量化是汽车车身技术发展的趋势。近年来,新材料的应用得到了快速发展,如:超高强钢、纯铝及铝镁合金、碳纤维等新材料已在电动车和乘用车上大量使用。本届展会,这些新材料成形模具的大量展示充分表明了国内汽车模具企业的技术水平已得到长足进步。
天津汽车模具股份有限公司制作的Tesla铝板前纵梁上段(不等厚的高强纯铝板)多槽连续模,通过全工序CAE分析,很好地解决了成形模具制作中零件延伸流动定位、模具间隙处理两大难题,拉深工序采用了先进的温热成形工艺,模具设计制作精良,零件精度高,满足各项质量要求。该零件是车身零件中成形复杂困难的梁类结构件。模具制作已达到国际先进水平,在国产汽车轻量化“全铝车身成形技术”的发展中具有引领作用。
上海赛科利汽车模具技术应用有限公司制作的SGM E2XX热成形TRB雪橇板模具,对不等厚超高强钢板材热成形模具进行了很好的开发。该模具通过材料流动和成形CAE分析,很好地解决了不等厚材料热成形模具制作中零件延伸流动位置精度、模具间隙处理及不等厚超高强钢热成形过程中冷却淬火工艺等问题。另外,宁波合力模具科技股份有限公司也在双层料(补丁)热成形模具方面进行了成功的开发。
(3)模具开发设计中的先进技术应用更广泛
本届展会,覆盖件模具开发中的先进技术应用更广泛。大多参展企业都采取了CE/ECR同步工程、全工序成形分析(包括热成形分析)、模面预处理、凹R角避让、局部模面强化等设计分析编程技术,在制造过程中采用快速检测(蓝光、白光、激光)技术。另外,虚拟现实技术(如:一汽模具制造有限公司等)在样件开发、模具动态模拟、机械手干涉检查等方面的应用加快了模具开发进程。烟台泰利汽车模具股份有限公司等企业在大型金属模具3D打印技术方面也进行了有益的研发,获得了宝贵经验。
(4)模具企业向专业化、精细化、集约化发展
在国内汽车模具市场激烈的竞争环境下,汽车模具企业通过自己的技术积累和科学规划,越来越向专业化、精细化、集约化发展。如:一汽模具制造有限公司的模、检、夹一体化方案;天津汽车模具股份有限公司的四门两盖;华锋机械刀片模具(中国)股份有限公司、烟台泰利汽车模具股份有限公司的主副车架冲焊一体化;山东潍坊福田模具有限责任公司的激光拼焊板类模具等。通过专业化的发展带来模具精细化的制造。另外,集约化发展也更具地域特色,长春、武汉、上海及环渤海等地域的集约化发展,形成了协同合作的模具开发健康态势。
综合汽车模具技术的发展,呈现出一些良好的势头。如:通过先进技术和装备的应用,模具的制作精度和水平得到极大提升;汽车轻量化材料成形类模具走入快车道;模具的设计和开发技术手段更先进;专业化、精细化、集约化发展模式纷纷出现。这些技术和模具发展的趋势,必将引领汽车模具企业的比超赶学、相互借鉴、协同作业,推动行业发展。
在本届展会上,尽管铸造模具制造企业参展数量相比上届有所下降,但国内上规模的厂家几乎都登台亮相。展出的有色和黑色金属铸件精品,反映了近年来各企业在摸索、实践、总结、发展中不断前进,尤其是在承接国外及外资企业的业务过程中,对先进的设计和制作理念、工装和加工方法进行吸收消化,取得了可喜的进步。针对当今汽车铸造零件设计的大型化、复杂化和零件间尽量组合合并的趋势,以及满足整车轻量化、节能和环保的强烈需求,国内企业适应能力越来越强,紧跟国际先进同行的步伐迈得也越来越快。
(1)铸件产品不断升级
历届展会上不断涌现的新品种和明星铸件最能折射出当期行业发展的新动向和水平。从20世纪80年代末、90年代初我国以制造摩托车模具为主到现在70%为汽车行业服务,从只能生产中、小型铸造模到今天的大型乃至特大型模具的涌现,从大型复杂模具全部依赖进口到批量出口,都反映了我国铸造模具的制造水平在紧跟发达国家的脚步,一步一步走上新的台阶。
(2)基本掌握了制造大型、复杂铸造模具的关键技术
要制造大型 (用于2000 t以上压铸机的模具)复杂的压铸模具,除了需要有大型的机械加工设备和热处理设备外,材料的选用、热处理技术、结构设计、模具的温度场控制等都比中小型模具难度大得多。经过一代代模具同行的摸索与前行,打破了这类模具长期依赖进口的局面。
宁波鑫达模具制造有限公司展出的宝马轿车仪表盘大型模具,其产品为铝镁合金,模具重32 t,在3200 t的压铸机上使用。通过详细的多方案模流分析,模具整体和局部的多路冷却及加热控制很好地解决了薄壁铸件成型过程中的开裂和变形问题,同时配套制造了大型切边模。宁波市北仑辉旺铸模实业有限公司展出的保时捷FEC保险杠,也是大型薄壁的铝镁合金件,其铸模重38 t,外形尺寸为2235 mm×1950 mm×1335 mm。广州市型腔模具制造有限公司展出的特斯拉电动汽车铝合金车门及采埃孚传动器壳体模具,其特大抽芯镶块根据生产使用时的工况状态,选用不同牌号的耐热钢材造成分段接驳,大滑块采用二次抽拔的特殊机构,通过模架助力抽芯和油缸结合,较好地解决了大型抽芯抽拔大的问题,单套模重超过35 t,在3500 t的压铸机上使用。上述模具都得到了用户的认可,标志着我国在掌握大型压铸模制造技术方面日趋成熟。
(3)汽车行业的新技术推动了铸造模具新发展
以汽车行业新技术和新工艺的要求为动力,铸造模具得到了新的发展。
宁波强盛机械模具有限公司自行设计、研制的SlGMA(GTDl)铝合金缸盖模具,由一套外模、一套油池热芯盒和二套水套芯热芯盒组成,产品为福特汽车设计的把排气管集中到缸盖中的新研发产品,缸盖壁厚最薄处仅为3 mm,投产后产品合格率高达90%。同时还为国内某企业成功制造了康明斯柴油机进气管低压铸造模具,铸件重6 kg,采用负压抽气系统,产品成品率高。宁波合力模具科技股份有限公司展出的BMW缸体低压铸造模具是直接交付欧洲宝马公司使用的出口模具,一模两件,用于生产汽车三缸缸体铸件,铸件形状复杂,质量要求高。该模具首次釆用无机树脂制芯工艺,克服了传统的有机树脂在固化过程中产生大量刺激性气体的弊端,对环境的影响降到最低,符合欧洲环保要求,固化温度也从常规的300℃降到150℃。另外,该公司还给外资客户开发了一批BMW Daimler缸盖的无机树脂制芯工艺重力浇注模,该工艺也是国内制芯工艺的发展方向。
此外,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已成为世界汽车发展的潮流。正因如此,很多铸铁类汽车零部件通过成型工艺升级或者材质的研发方式转换成了有色汽车零部件,导致黑色铸造模的规模、产量近几年萎缩厉害。如:小排量乘用轿车目前基本上用铝缸体替代了铸铁缸体,转向节也已采用低压或高压铸造的铝件替代了传统的铸铁件。然而,由于产品的综合力学性能及结构等因素,黑色铸造件到目前为止仍没有占据一席之地。
(4)汽车铝合金结构件铸模成为新的亮点
汽车铝合金结构件是各国汽车厂家近年来研发的热点,一般为薄壁件居多。为了提高其强度,往往需进行热处理,实现以铝替代钢并实现整车轻量化的要求,同时把原来要对钢板的冲裁、成形以及焊接、铆接等工序合并为一个铸造成形零件,可大大减少零件数量和加工工序。汽车铝合金结构件模具的核心是要解决好薄壁件的充填成型及铸件内部气孔极少化的问题,模具往往需在全密封环境下高度真空,可喜的是国內在这方面的研发与发达国家的起步时间相差不远。
宁波合力模具科技股份有限公司展出了Daimler左右减震器支架压铸件,这是新开发的较大型的薄壁类结构件的铸件,一模两腔,采用全密封真空压铸,局部进行挤压,除了选择特殊合适的铝合金外,产品后续还要进行热处理,是一副很具代表性的模具。在广州市型腔模具制造有限公司的展台上也摆放了多件结构件的压铸件,都是近两年为各汽车厂家开发的以铝代钢的新型零件。可以预言,随着不断开发和尝试使用,铝合金汽车结构件将为压铸模具的发展提供广阔空间和市场,同时对技术的进步也提出了更高的要求。
共立精机(大连)有限公司展出的汽车四缸缸体压铸件、多款汽车发动和传动系统的壳体大型铝合金铸件,制作精细,外观漂亮,达到国际先进制造水平。特别是宁波北仑地区众多展商展示的各类产品压铸件,其质量、技术水平、商品模具的产量都进步迅速,不愧为“中国压铸模具产业基地”。但是,目前我国高附加值的小型高精密度模具很少,汽车厚壁高强度结构件压铸(挤压)模具还刚刚涉足。
在《中国制造2025》的宏伟蓝图指引下,模具技术的自动化、网络化、智能化成为本届展会的亮点和特色。而另一个可喜的变化是参展的CAD/CAM/ CAE产品大多是由我国自主创新和研发的,一扫以往在CAD/CAM/CAE领域由海外公司唱主角、本土公司唱配角的尴尬局面。
在信息集成和信息化管理技术方面,武汉益模科技股份有限公司、北京数码大方科技股份有限公司(CAXA)、苏州市方天科技软件有限公司、苏州微缔软件股份有限公司等都推出了为模具企业量身定制的一体化解决方案。如:武汉益模科技股份有限公司的EMan是一款在众多模具企业成功应用的模具制造执行系统,以工程设计为龙头、计划管理为核心,通过MPS、APS两大计划体系,涵盖从意向订单到模具报价、项目控制、设计管理、采购库存、装配试模、维修保养的模具制造全生命周期。北京数码大方科技股份有限公司(CAXA)为模具企业提供数字化设计、数字化制造、产品全生命周期管理及工业云的服务,为大专院校提供数字化教学、数字化实训等解决方案,致力于全面提升模具企业的创新设计能力、制造能力及人才保障服务。
另外,我国的一批重点高校多年来一直为模具行业提供CAD/CAM/CAE产品及输送优秀专业人才。本届展会,华中科技大学模具成形技术与模具技术国家重点实验室、上海交通大学、西安交通大学等高校都介绍了他们近两年来在模具CAD/CAM/ CAE方面的新产品和新成就。如:华中科技大学模具成形技术与模具技术国家重点实验室展示的塑料注射成形模拟软件、复合塑料结构/成形/性能一体化优化方案、铸造液态成形模拟软件、板料成形模拟软件、基于知识的模具制造技术和面向模具企业的生产管理技术等,所提供的先进技术和共性平台为模具企业开展材料成形领域基础研究、技术创新和人才培养起到了很好的支撑作用。上海申模计算机系统集成有限公司,旨在为模具企业提供专业咨询,根据用户需求提供模具制造全过程的技术服务。其服务内容从研究开发、技术转移、系统集成、工程支持到人才孵化。
随着数字化与工业化融合的加深,为企业提供自动化全面解决方案的产品不断涌现,在本届展会上表现突出。广州中望龙腾软件股份有限公司为了满足模具行业与日俱增的业务要求,将CAD机械版、冲压模具版、塑料模具版集成在新一代CAD平台上,为用户定制专属的CAD/CAM应用方案。苏州帮模网络科技有限公司开发的“帮模网”、中国模具工业协会联手北京数码大方科技股份有限公司(CAXA)开发的“精模网”,以互联网先进技术为依托,提供模具行业的专业信息服务,促进和提升模具行业信息化的应用水平,实现模具企业的转型升级和提质增效。可以预料,随着自动化、网络化、智能化的推广和普及,我国模具行业将在中国制造2025的进程中更上一层楼。
《中国制造2025》的主要内容之一是智能制造。在数字化的基础上,智能化的研究和开发工作在我国模具行业也已起步并初见成效。与上届展会相比,本届展会模具智能化进展显著。
深圳群达集团所属的福达智能事业部研发的模具内全过程质量传感器和带有模具内在线感知系统的注塑成型智能模具,能实时感知模具内注射、保压、冷却阶段塑料熔体的成形信息,实现塑料熔体信息的可视化,控制注塑工艺,在冷流道的条件下获得塑件的高精度。华中科技大学模具成形技术与模具技术国家重点实验室研发的智能型塑料注射机,已具有初始工艺参数自动设置、成形缺陷在线检测和消除、产品质量在线控制三大功能。
武汉益模科技股份有限公司参展的注塑模具电极三坐标智能化检测系统,不同的电极放在工件架上,Fanuc机器人J6手臂上装有条形码探头,根据ERP系统安排的工序指令,机械臂扫描获得待检电极位置并夹持到三坐标检测机平台,准确放置到检测位置并可靠定位。系统主动调用对应电极检测程序,启动自动检测,检测完毕后,机械臂取下电极放入工件架。该系统是模具制造过程智能化的一个典型应用。该公司还在展会上发布了EMoldDM(设计信息化)、EMan(管理信息化)、EAct(半自动化)、EAtm(全自动化)系列解决方案,为分步实现模具工业4.0提出了规划图。
盐城市建得模塑有限公司展出的带智能监控的起亚2016款汽车玻璃水壶上壳模具,塑件采用PP料,开口边缘较厚,后续需进行超声波熔焊,要求较高的边缘平整度,因此对注塑成形工艺提出了较高的要求。该模具采用自主研发的模内监控系统来提高工艺监测水平,安装有型腔内温度和压力传感器,通过信号放大器后输入显示器,可观察模内温度和压力随时间变化的曲线,也可通过数据接口存储和追溯历史工艺数据。尽管硬件朴素、软件界面还不太完美,却也开启了自主开发模具智能监控的实践之路,反映了当代中国新兴工业城市中民营企业的勇气和活力,以及对信息化技术融入传统模具制造业的迫切愿望。
模具智能化的实质是材料加工、成形工艺及其模具装备技术的信息化和智能化。智能化包含二个方面:一方面是模具或装备本身的智能化,称为模具智能化。具有感知、分析、决策和控制功能的模具,即为智能模具。智能化建立在信息化基础之上,因此在模具内必须装有压力、温度、速度、位置、光学等至少一种传感器,能把工艺参数数字化、信息化。模具智能化包含了材料成形工艺过程的智能化,把材料成形过程中各工序所用智能化模具通过软件系统进行整合,可形成智能化加工流水线,进而连成智能化工厂。在伺服冲压技术逐渐成熟和推广应用的今天,利用伺服冲床一个冲程中可变速、可停歇的功能特点,以级进冲压为基础的多工位、多工艺复合的材料加工新模式已经出现。模内加热、锻压、局部热处理、模内焊接、局部注塑、激光切割、表面处理、模内装配、模内检测等工艺过程,都可整合在一台或多台冲床级进自动完成,而智能化控制是这种集成高效生产方式的纽带。
另一方面是模具制造过程的智能化,称为模具制造智能化。其智能化的含义为:基于模具CAD/ CAM/CAE和制造过程CAPP/PLM/PDM/ERP等软件平台、云平台、大数据等技术,自动、柔性调配生产装备和人力资源,实时监控和智能调整模具制造过程,提高模具制造质量和效率,促使模具企业向上下游延伸。
近年来,信息化、智能化技术在模具相关领域的开发和应用案例层出不穷。模具智能化的专业范围和术语界定也引起了业内广泛的关注。只有高技术、高水平的应用开发和推广,才能大规模地提升我国制造业的整体水平。信息化技术是能把这些先进制造工艺规范和装备复制推广的最佳手段。通过信息化,一个专业内优秀的工艺分析优化软件平台可能提炼、融合世界上几十年、上百年该专业的工艺技术,通过该平台能使我们在最短的时间内,以最低的成本推动专业现代化的水平。而模具由于其对工艺的规范和生产的保障能力等特殊性,是工业信息化技术应用最早且具有很高应用价值的领域。
我国模具设计、制造的标准化程度逐年提高,模具工业保持稳步发展的同时,也进入转型升级期。对模具的使用寿命、精度及交付周期有着重要影响的模具标准件也提出了更高要求,在本届展会上,模具标准件也呈现出以下一些新的特点。
(1)参展商多,参展品种多、型号全
本届展会,众多模具标准件巨头悉数登场亮相,有日本MISUMI、大连PUNCH工业、美国HYSON、瑞典KALLER、德国FIBRO等。国内有北京世茂机电科技有限公司、北京永茂机电科技有限公司、优德精密工业(昆山)股份有限公司、武汉东风科尔模具标准件有限公司、西安航光仪器厂(中国人民解放军第1001工厂)、江苏大通汽车模具零部件有限公司等。与此同时,本届展会展出的样品从模架、导向件、冲切件、斜楔、顶杆、顶针和热流道元件,到弹性元件(螺旋压缩弹簧、氮气弹簧和聚胺脂橡胶等),几乎涵盖了模具所有常用种类和型号的标准件,能明显感觉到产品的外在和内在品质有了很大的提升。值得一提的是,通过这几年的努力,如今国内已有多家公司在生产氮气弹簧,如:常州市东力机械有限公司、十堰兴升工贸有限公司、邵阳兴达精密机械制造有限公司等,其产品质量也得到了市场的认可和接受,且已占据了终端用户的大部分市场,与国外品牌形成了相抗衡的格局。
(2)模具标准件生产向“专业化”、“精细化”发展态势明显
为适应和满足模具市场发展的要求,模具标准件生产在向“专业化”、“精细化”的方向转变较上届展会表现更加明显,厂家更专注于生产某个或某类型的模具标准件,以达到高质量、低成本、扩大市场占有率来求得生存和发展的机会。纵观展会上的标准件,可明显看出,其产品质量更精、品种更细。
(3)模具标准件新产品的开发主要集中在少数有实力的大公司
目前,模具标准件企业生产的标准主要依据日本、欧美等国家和地区的企业或汽车公司标准,生产水平更多地处于一个追随的阶段。因此,对结构、性能要求简单的模具标准件生产较多,但结构和运动复杂、性能要求高的模具标准件由于缺乏系统的数学模型和理论上的受力分析、强度校核等基础工作,在复杂和高性能模具标准件的改进和新产品的开发上,国内企业与国外还有一定的差距。本届展会,模具标准件展出的新产品也主要集中在几家大的国外公司,如:日本MISUMI展出了模内热切系列标准件和将光、电、气、传感器结合在一起,用于自动冲压生产线的定位、挡料、翻转的自动感知和控制的模具标准件,这类新模具标准件特别能引起大家的兴趣和关注。
(4)模具标准件生产企业的区域进一步集中
受我国模具、汽车生产分布区域的影响及市场竞争的加剧,模具标准件生产正进一步向珠三角、京津冀地区集中。究其原因,主要是因为上述地区用户多、分布密集、供货速度快,质量、价格有优势,同时这些地区的模具产业和生产要素也非常便于发展模具标准件的生产。我国模具标准件工业经过这些年的快速发展,取得了很大的进步,可满足我国模具工业的基本需要。但该行业目前还存在以下问题,应引起我们足够的重视:
我国模具标准件缺少一个统一的行业或国家标准,制约了模具标准件工业的发展。近年来,随着模具进出口量的增多和进口模具需要维修等,模具标准件生产企业根据市场和用户需求,采用了多个国家的企业标准进行生产,来满足用户的需求。目前,在我国模具标准件市场以日本MISUMI、PUNCH及欧美等几家著名公司的企业标准为主流,我国的QM标准和各企业标准已被边缘化。急需一部行业标准(符合国际标准和国外主流模具标准或企业标准)来引导我国模具标准件的生产和质量提升。
需加强和重视新产品的开发工作。常规模具标准件市场的竞争日益加剧,企业的生存和发展取决于企业是否走“专、精、特、新”的发展道路,应加强和重视新产品的开发工作。随着自动化、智能化技术的普及,带有感知、自动控制功能的模具标准件将是新产品开发的一个重要方向。
本届展会的模具材料参展厂商主要有:斯穆-碧根柏钢铁集团、昆山长野超硬合金有限公司、欧瑞康巴尔查斯涂层(苏州)有限公司、意大利维罗纳钢厂、山合金工业株式会社、大同特殊钢(上海)有限公司、上海材料研究所、株洲东亚工具有限公司、攀钢集团江油长城特殊钢有限公司等,其产品展现出模具材料与技术的最新发展及趋势。
斯穆-碧根柏钢铁集团以较之前更大的规模出现在本届展会上。该集团拥有二家大型模具钢厂,分别是德国最大的DEW钢厂(德意志钢材厂)和北美最大的A.Finkl&Sons钢厂(芬可乐钢厂)。本届展会,他们除了推出传统的2738HH、2344、2083、2379等材料,还展出了不少新品模具钢。Formadur 400主要应用于大型汽车模和家电模等领域,该等级材料有电渣(ESR)和非电渣二款,是高硬度预硬钢,硬度范围为38~42 HRC,表面和心部硬度差小,抛光性好,性价比高。Thermodur E40K材料综合了2367和E38K的优点,是一款兼具优良红硬性和韧性的压铸模材料,其性能可与Dievar相媲美,已通过北美压铸协会的认证。Thermodur 2383材料针对热成形模具而开发,具有超高的红硬性和抗回火性,是最适合热成形模具用的模具钢材。
昆山长野超硬合金有限公司是一家日中合资的超硬合金研发制造企业,专业生产模具工具行业用超硬合金材料。通过CIP和HIP等工艺,确保无孔隙,有效消除内应力,还具有耐腐蚀、高冲击韧性和高疲劳强度等优点。
欧瑞康巴尔查斯是世界领先的PVD涂层供应商,产品能显著提高精密部件及金属、塑料加工工具的性能和使用寿命。涂层以BALINIT为品牌,超薄且超硬,能显著降低摩擦和磨损,同时还研发涂层工艺,制造并销售涂层设备和相关生产设施。通过不断地迅猛壮大,已在欧、美、亚等大洲拥有将近90个涂层中心的网络系统,提供合同涂层服务。
意大利维罗纳钢厂的主要产品为厚板和模块,其质量远近闻名,钢厂的一个特点是能锻造各种尺寸的异形件。目前,钢厂2/3的模具钢产品在意大利本土及欧洲市场销售,近年来在亚洲和美洲也实现了直接销售。钢厂独特的轧板线和锻压机设备所能轧制或锻造的模具钢板材和模块厚度从20 mm至1200 mm,最大宽度达2500 mm,模具钢模块最大单重达52 t。模具钢种类有FS电炉和ESR电渣冶炼的塑胶、热作、冷作产品,材质有1.2738、1.2738HH、1.2344、1.2343、1.2083、1.2316、1.2367等,可供模具钢形态有中厚板、锻件、圆棒、异形件等。维罗纳钢厂装备独特的热处理炉,是厚板模具钢和高合金钢板方面专业的制造商。
株洲东亚工具有限公司是由株洲湘发工具有限公司与巴西BIG AMERICAN公司合资成立的一家集硬质合金与硬质合金工具的研发、生产、销售为一体的高科技股份制外商投资企业。主要供应钨钢模具材料,预成型件,引进先进的压力烧结炉、冷等静压、自动压力机、后续内应力消除处理系统等生产装备及齐备的质量控制、检测装备。主要生产各种硬质合金制品及工具,其中,硬质合金模具材料、硬质合金木工刀具、硬质合金圆棒及建筑、地矿用合金钻头在全国已处于领先地位,产品远销欧、美等国家和地区。
攀钢集团江油长城特殊钢有限公司是国家重点特殊钢科研、生产基地,国家重点军工配套企业和四川省大型骨干企业,产品覆盖面广,可为用户提供12大类、350余个牌号、5000余种规格的高级优质特殊钢及金属制品,包括热轧板、冷轧板、无缝管、锻件在内的钛产品,为我国航空、航天、兵器工业、核工业提供了大量的工程和国防军工材料。
“工业4.0”是制造业的重要发展方向,《中国制造2025》也已成为我国制造业未来十年发展的重要纲领。“工业4.0”的核心就是将互联网与物联网技术应用于制造业,使制造业由出售产品向出售服务转变,同时也将导致制造业的价值创造、商业模式、服务和生产组织及工作模式等发生根本性改变。在此背景下,我国模具技术的发展体现出以下趋势:
(1)模具集成制造单元与技术开始普及
由于客户对模具制件的需求从单个零件转向多零件、多工序的组合越来越多,具有各种新型功能的模具集成制造单元纷纷涌现。模具除了具有自动送料、冲压成形、叠片计量、厚度分组、铁芯组合和产品输出、铰链装配连接等功能,又出现了复杂运动结构、模内加热、锻压、局部热(组织)控制、模内焊接、攻丝、局部注塑、模内切割、模内检测等工艺组合过程。特别值得一提的是,本届展会出现的塑料件的模内热切、硼钢板的模内热切及电机笔形铁芯的变刃口冲裁等新技术,开创了模具集成制造单元的新纪元。模具产品继续向大型、精密、高性能、集成化制造单元方向发展。
(2)商业互联网向模具及其产业链延伸
“云制造”与“互联网+”的快速发展,已使商业互联网突破传统的产品销售商业模式,向模具及其产业链延伸。除了专业模具网站 “帮模网”、“精模网”外,传统大型零售商(如:沃尔玛等)开始向制造业及其产业链延伸。许多模具加工装备企业也纷纷对接互联网,积极打造“模具制造+互联网”的模式,有力地推动了模具行业的转型与升级。
(3)3D打印在模具制造中的应用将更广泛
3D打印应用于生产模具型腔对模具技术的发展有着重要的意义,是型腔模具发展的新动向。如:GF加工方案在其新产品展示区展示了3D打印模具随形冷却系统。金属增材-减材组合制造技术是当今3D打印领域的一个重要方向,目前通过3D逐层增材成形,结合高速铣定层厚轮廓减材精整,实现复杂金属零件的高精度制造。这项技术将会在模具制造领域不断推广应用,也是模具智能化实现的重要途径。
(4)模具的智能化水平上了一个新台阶
本届展会的智能化模具水平上升很快,特别是在塑料模具和压铸模具行业,已出现模具型腔的压力、温度、流量、冷却过程的智能控制模具,模具智能化已开始进入发展的快车道。另外,模具加工装备的智能化正在迅速推进模具的智能化制造,使我国模具的智能化水平上了一个新台阶。
(5)轻量化新材料给汽车覆盖件模具与大型塑料模具带来了新的机遇与挑战
随着汽车轻量化的发展,轻量化新材料层出不穷,特别是铝镁合金、第三代高强钢、塑料、复合材料、三明治材料等已成为汽车零部件的重要支撑,对成形工艺技术及模具提出了很高的要求,特别是给汽车覆盖件模具与大型塑料模具带来了挑战。国内模具企业已开始应对这种变化,展开了轻量化新材料汽车覆盖件模具与大型复合材料模具的开发。
(6)大型级进冲模技术日趋成熟,高速、高可靠性成为精密级进冲模的重要特征本届展会的大型级进冲压件比比皆是,零件尺寸越来越大,形状越来越复杂,显示出大型级进冲模技术进入成熟阶段。而高精度精密级进冲模对生产的稳定性、可靠性的要求越来越高,已成为模具制造企业竞争的重要手段。显然,超大型成形件及小型超精密零件的模具设计制造技术已成为模具企业关注的热点。
(7)模具标准件趋于精细化
近年来,随着模具种类和要求的提高,模具标准件已成为模具企业参与国际竞争的重要条件,品种多、分类细是目前模具标准件的主要趋势。传统的标准件品种越来越多,质量要求越来越高。新的功能结构标准单元与具有更多制造柔性的标准件也越来越重要,成为新技术和创新以提升竞争力的新方向。
《中国制造2025》的核心就是智能制造与质量工程。制造的智能化与质量的全面提升需要大量的制造科学和技术的支撑。由于新材料特别是轻量化新材料的出现将导致新工艺的产生,而新的工艺必然导致新的工艺装备和模具的需求。因此,新材料及多样化制造的需求将给模具行业带来巨大的冲击,而模具的智能化(网络化)给模具成形制造又带来了无限的拓展空间和可能性。基于物联网的网络化与智能化结合的制造模式是未来制造业也是模具技术主要发展的方向。
The Reviews for Level of Mould in DMC2016
The CDMIA expert group of the reviewing in the mould technic and equipment of DMC2016
All kinds of moulds,mould standard parts and mould materials exhibited in DMC2016 are reviewed.The development status and technical level of moulds,mould standard parts,mould materials and mould CAD/CAM/CAE technology in our country are introduced.The development trend of mould technology in our country is analyzed.
mould;mould standard parts;mould material;mould CAD/CAM/CAE;development trend
TG76
A
1009-279X(2017)01-0001-11
2016-09-01
中国模具工业协会DMC2016模具技术和设备评述专家组名单:叶军(组长)、林建平(副组长)、朱宁(副组长)、李德群、张孝民、张顺福、蔡紫金、张平、邵东强、杨明、于平良、孙序泉、王运赣、陈云、曹阳根。