模具行业“十五”发展规划
中国模具工业协会
说明 根据国机规〔1999〕169号文《关于编制“十五”行业规划的通知》和机规函字〔1999〕75号《关于编制“十五”机械基础件行业发展规划的通知》，中国模具工业协会按要求负责组织编制模具行业的“十五”发展规划。中国模具工业协会与有关单位商定,由周永泰(中国模具工业协会)、武兵书(北京机电研究所)、李光华(桂林电科所)、经象山(苏州电加工所)4人组成模具行业“十五”规划编制小组。1999年4月，中国模具工业协会向各专业委员会、各地方模协、重点企业和有关科研单位及大专院校，发出了(99)中模秘字第11号《关于编制“十五”模具行业发展规划的通知》，同时开始了调研工作。中国模具工业协会技术委员会、汽车车身模具及装备委员会专门召开了“十五”规划会议和专家论证会，在许多专家共同努力下，撰写了比较系统详细的规划资料。模具材料委员会也提供了部分规划资料。根据各方面的资料及专家座谈会的意见，由周永泰执笔完成了规划的初稿。经有关专家论证后作了修改补充。2000年2月“十五”模具行业发展规划在上报国家有关部门的同时，于第八届国际模展期间发给了各省、市、区地方模协及到会的部分模协领导和模具专家，再次征求意见。根据反馈意见，并结合十五届五中全会关于“十五”规划和机械工业“十五”发展规划纲要的主要精神及国家经贸委的要求，由周永泰再次修改成本修改稿。本规划在原稿基础上作了较大删节，是一个预测性和指导性的规划，可供有关领导部门、中介机构、金融机构及模具企业决策参考。本规划的错误和不足之处，敬请批评指正。
模具是工业生产的基础工艺装备，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。模具技术是精密成形技术中的一项关键技术。模具既直接为高新技术产业化服务，又大量采用高新技术，因此模具已是高新技术产业的重要组成部分。由于模具在各行业中应用日益广泛，我国模具总量又供不应求，因此模具已成为许多工业产品发展的“瓶颈”。自1989年3月国务院颁布《关于当前产业政策要点的决定》以来，在国家历次发布的许多文件中，模具一直都是产业政策明确需大力支持和扶植发展的。为此，我们建议国家有关部门在适当时候，选取模具规划中的部分重点，列入重点专项规划之中，以加速我国模具工业的发展。
一、 发展模具的重要性
1．模具是工业生产的基础工艺装备，模具工业是机械工业的重要组成部分
作为工业生产基础工艺装备的模具，以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材，越来越引起国民经济各产业部门的重视。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝皇”、“进入富裕社会的原动力”。日、美等工业发达国家模具的产值早已超过了机床工业的产值。1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业的产值。目前，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。机械工业是我国国民经济五大支柱产业之一，是十分重要的装备工业。模具工业是其中的一个重要组成部分。
2．模具工业在国民经济中的重要地位
1989年3月，国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。1997年和2000年国家计委发布的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和1999年7月科技部发布的《当前国家优先发展的高技术产业化重点领域指南(目录)》中，部分模具及与模具有关的多项高新技术及设备均被列入。模具还是国家鼓励外商投资的领域。这些都说明了我国模具工业在国民经济中的重要地位。
3．模具工业已成为高新技术产业的重要组成部分
模具工业直接为高新技术产业化服务，模具工业自身又大量采用高新技术，如CAD/CAE/CAM，新工艺、新材料，各类先进制造技术及装备等，模具工业已成为高新技术产业的重要组成部分。高新技术的产业化离不开模具；模具生产技术水平的提高也离不开高新技术的产业化。
4．模具工业的发展，充分体现了国家可持续发展的战略
模具加工是精密成形工艺的一种，具有低耗能和省材等特点，充分体现了国家可持续发展的战略。
5．模具工业是无与伦比的“效益放大器”
这不仅体现在模具所形成的最终商品的产值是模具自身产值的上百倍，更体现在高附加值的产品离不开高水平的模具，模具有巨大的技术经济效益。
6．模具工业的发展将使中小企业获得良性发展
知识经济时代是中小企业空前活跃和迅猛发展的时代，而模具工业的发展是与此相关的中小企业获得良性发展的一个必要条件，浙江民营企业的发展就是一个极具说服力的例证。国家提出“抓大放小”发展中小企业，为模具工业的发展提供了良好的机遇。同时模具工业也是以中小企业为主，适合多种所有制共同发展的产业。
7．模具工业的发展将有利于扩大出口和提高我国制造业的国际竞争力
在进一步扩大开放的过程中，我国模具工业(包括外资或中外合资模具企业)的发展，将有利于扩大出口和提高我国制造业的国际竞争力。
二、现状与差距
1基本情况
我国目前大约有17 000多个模具生产厂点，职工约50多万人，2000年生产模具总产值约280亿元。其中作为商品流通的模具比例逐年提高，1984年为总量的10%左右，2000年约为34%。
我国模具进出口贸易结构不合理。不包括随主机设备作为附件进口的模具，1984～2000年我国模具产品进出口金额见表1。
表1 1984～2000年我国模具产品进出口金额 (单位：万美元)
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年 份 |
1984 |
1986 |
1988 |
1990 |
1992 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
|
进口额
出口额 |
2 429
136 |
9037
196 |
18851
465 |
21360
1452 |
42000
3000 |
67500
3890 |
81100
4941 |
91799
7000 |
63000
9428 |
66348
9591 |
88274
13349 |
97700
17374 |
根据近几年情况看，进出口相抵，我国是世界最大的模具进口国。
全国从事模具科研工作的科研单位、大专院校已达到30多个。全国设有模具专科教育的大专院校已达50余个；常州、广州、武汉、沈阳、上海、天津等地的模具培训中心已初具规模。他们在培养模具行业的技术人才方面发挥了重要作用。
2.“九五”计划预计完成情况(2000年指标预测)
模具工业“九五”规划投资40.5亿元，实际完成投资预计将超过60亿元，其中计划外投资占大多数，尤其是外资和私有资金投入比例很大。因此“九五”期间模具工业发展较快，产值年均增速超过13%。同时，技术力量、工艺装备及管理水平得到了较快提高，三资企业尤为突出。
“九五”期间，模具行业不单是能力和产量的提高，最重要的还是产品水平和质量的提高。2000年5月在上海举办的“第八届国际模具技术和设备展览会”上，经专家评议，我国参展模具和模具标准件中就有33项达到了国际水平。由于水平和质量的提高，模具国产化程度也随之提高。如1996年我国共生产模具160亿元，但却进口了9.18亿美元，自给率仅为678%，1999年自给率达到了78%。与此同时，模具出口也有较大发展，1995年出口还不到5 000万美元，1999年就已达到133亿美元，年递增超过27%。
“九五”期间科研和技术开发成果喜人，每年都有多项成果通过省部级鉴定，有些成果还获得了科技成果奖并逐步产业化，取得了良好的技术经济效益。如大型复杂压铸模具的研制开发、轿车覆盖件冲模及其铸件的生产技术、铝合金压铸工艺及模具CAD技术、精密连杆铸造工艺、模具设计与模具制造成套技术、精密多工位级进冲模设计与制造技术、镜面模具钢和高性能硬质合金模具材料及高温陶瓷材料方面的研究，轿车模具设计制造技术、制模用可加工塑料、部分模具CAD/CAM/CAE技术等都达到了国际90年代水平，并在生产实践中得到了应用，产生了效益。汽车车身模具的实型铸造技术和新型空冷钢的推广应用，对提高汽车覆盖件模具的质量及减少机加工工作量起到了积极作用。
上海交通大学的模具CAD国家工程研究中心、郑州工业大学的橡塑模具国家工程研究中心及北京机电所等一批模具科研单位的建立和充实，壮大了我国模具行业的科研力量。
3．国内外技术发展趋势
(1)国内模具技术发展及目前水平。近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面大增，已从电机、电器铁芯片模具，扩大到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑模方面，已能生产34in大屏幕彩电和48in背投式电视的塑壳模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术日臻成熟，气体辅助注射技术已开始采用。压铸模方面，已能生产自动扶梯整体梯级压铸模及汽车后轿齿轮箱压铸模等，模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期缩短。模具CAD/CAM/CAE技术得到相当广泛地应用，并开发出了有自主版权的模具CAD/CAM/CAE软件。电加工、数控加工对模具制造技术发展发挥了重要作用。部分骨干企业已开始使用高速加工。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造(RPM)技术进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。优质模具钢的应用有较大进展，但应用面还不够广泛。国产模具钢钢种不全、不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。近年来，真空热处理有了很大发展。
模具抛光技术引起重视，在机械打磨抛光、超声波抛光、电化学抛光及上述几种方法的复合抛光方面，已开发出专用机械和专用工具，得到较广泛的应用。挤压珩磨抛光已有应用，但面不大。大型高效的抛光专用设备有待开发。
模具花纹的蚀刻技术，工艺水平提高较快，已能制作各类模具的装饰纹，且仿真性越来越好。模具强化技术得到进一步发展，除原来已推广的电火花强化机外，又开发了电刷镀强化设备。
模具修复技术也有了进步，除电刷镀修复模具外，又引进和开发了多种脉冲焊接机，修复效果较好。
模具标准化程度和模具标准件生产水平有了较大提高，但总体来说标准化程度还太低，标准件生产规模还不够大，品种有待发展，质量有待进一步提高。
玻璃模具、陶瓷模具、异型材挤出模具等已达到或接近国际水平，国产化程度较高。
一些骨干模具企业开发能力有了较大提高。他们把模具设计与产品开发相结合，走出了一条自主开发模具的成功之路。
(2)技术发展趋势。当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”。模具技术的发展应该与这些要求相适应。
1)在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。模具CAD/CAM/CAE技术，是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度。特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP→PDM→CIMS→VR，逐步深化和提高。用于模具设计制造的计算机软件，将向智能化、集成化方向发展。
2)快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展。快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体(模型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术。
RPM技术可直接或间接用于模具制造，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术进一步发展的方向。
3)高速铣削加工将得到更广泛的应用。国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000～100 000r/min，快速进给速度可达到30～40m/min，加速度可达1g，换刀时间可提高到1～2s。这样就大幅度提高了加工效率，并可获得Ra≤1μm的加工表面粗糙度。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，构成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比，还具有温升低、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。使用高速铣削，可缩短模具制造周期，降低成本。
4)模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用。高速扫描机和模具扫模系统，已在我国200多个模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min。
由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。逆向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。
5)电火花铣削加工技术将得到发展。电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电板，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用，预计这一技术将得到发展。
6)超精加工和复合加工将得到发展。随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中将有广阔的应用前景。
7)热流道技术将得到推广。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快，塑料模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年来已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。
8)气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展。气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已比较成熟，国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两部分，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成形流动分析软件，显得十分重要。
为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。金属、陶瓷粉末注射成形工艺经过“七五”、“八五”技术攻关，“九五”开始产业化。该工艺适用于制造几何形状复杂、精密及具有特殊要求的小型零件(02～200g)，生产效率高，易于实现大批量生产。配合这一工艺的模具将随该工艺的发展而发展。
9)模具液压成形技术将进一步开拓应用。液压成形工艺是模具涨形技术采用的一种工艺手段，过去在皮带轮等类似的产品上得到广泛应用。目前该技术已拓展到汽车行业，在汽车零部件生产中采用。该方法简化了模具结构和减少了副数，克服了在常规成形过程中材料严重变薄的状况，提高了产品质量，大幅度降低了生产成本。
但由于成形工艺的限制，对某些沿纵轴截面弯曲变化大的构件尚不适用。另外，把成形介质(高压油)传输到板材或管件之间的引入问题，解决得尚不很满意。因此有待进一步发展该工艺，在更多领域得到开拓应用。
10)模具标准化程度将不断提高。我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到35%左右。国外发达国家一般为80%左右。为了适应模具工业发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产和销售也必将得到发展。
11)优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在10%～30%之间。因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。
其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的扩大应用，也十分重要。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用的表面处理方法外，应发展气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
由于铝合金材料重量轻、切削性能好、导热导电率高、焊接性能优良，用它作模具材料可缩短制模周期和降低模具成本，且用于塑料模可有10万次以上寿命。因此用铝合金经高速切削来制作快速经济模具已在世界上得到较为广泛的使用，我国也已开始使用。预计今后将会得到较快发展。
12)模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制出数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法，如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。
13)模具自动加工系统的研制和发展。随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
14)虚拟技术将得到发展。计算机和网络的发展正使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境，实现虚拟合作设计、制造，合作研究开发，及至建立虚拟企业。“九五”期间模具行业对此已开始探索，“十五”期间应有所发展。
15)随着汽车朝着轻量化、高速、舒适、风格化发展，汽车车身模具一方面要适应新型车身制造材料(如铝合金、塑料等)，另一方面要向着大型化、复杂化和高精度方向发展
为了更好的与车身生产相结合，模具生产部门除了模具设计制造外，还必须同时搞好开发、协调车身设计、样车制造、工艺设计等各个环节。因此要求企业有较高的整体素质和综合水平。 | 
