制約我國高端模具發展的因素及其對策——訪山東豪邁機械科技股份有限公司技術顧問周建強

《金屬加工》記者 杜春玲

20世紀90年代以來，我國模具行業產生了翻天覆地的變化，現在已經成為了世界模具的生產基地。在絕大多數領域，中國模具已經占領了相當大的份額。但是，在很多高端領域，特別是汽車模具、精密模具及高效功能模具，仍然要從國外大量進口，國內只有極少企業擠入精密模具制造行列。從模具行業整體而言，我國模具的整體水平仍然是以中低檔模具為主，特別是由于國家對模具行業缺乏有效的行業準入門檻，以至于在很多所謂模具發達地區，也是低端、粗制濫造的模具充斥市場。是什么原因導致了這種狀況呢?

為了找到答案，《金屬加工》雜志記者采訪了山東豪邁機械科技股份有限公司技術顧問，青島農業大學教授周建強先生，讓他帶我們一起探索制約我國高端模具發展的因素及其對策。周建強教授首先分析了制約高端模具生產的因素，具體包括以下幾點。

起步較晚

任何技術的發展和使用都有一個積累的過程。我國模具發展的歷史很短，在這30年內發展到如今的水平，已經是奇跡！到20世紀80年代中期，德國已經開始運用計算機輔助設計模具，開發出模具注射工藝的分析軟件。進行模具內的流場分析，也就是現在很風行的Mouldflow的初始模式。我國的模具水平極低，就連廣東當時的模具生產也是剛剛起步。從塑料模具看，那時候歐美國家已經比較廣泛地應用熱流道系統了！除個別企業或者領域外，我們仍處于追趕的狀態。

要生產出高端模具產品，不僅僅靠設備或者某一項技術就可以，而是綜合技術水平和管理水平。我們在理念、設計、工藝、技術及經驗等方面與國外先進水平相比都存在明顯差別。周永泰選擇了有代表性和比較典型的模具性能主要指標與國際先進水平比較說明，我國的模具總體水平還是處于學習階段，模具的最高精度國內先進水平可以達到微米級，而國際先進水平已經達到亞納米級；模具的最高使用壽命幾乎相差一倍，高效精密多工位級進模國外先進水平為5億次，國內為3億次，注塑模壽命分別為2000萬次和1000萬次。

模具機床業大而不強

改革開放之后的30年，模具產業實現了顯著發展，主要表現為引進了國外的先進設備和加工方法，技術水平得到不斷提高，模具品質也得到很好的提升。但我國的模具機床業大而不強，中低端產品已無法滿足生產高端模具的需求，而高端模具機床生產的技術積累不夠。周建強教授介紹到，從每年的機床展會就可以看出，國產高端模具機床很少，盡管國內模具機床業逐漸把注意力從中低端市場轉向高端模具市場，但短時間內高端模具機床還是會大量進口。不僅如此，國外先進的設備經常是不對我國銷售的，包括相同機床的控制系統。

模具生產使用的機床逐漸由三軸向五軸發展，國外現在已經開始使用六自由度聯動機床。國內生產的數控機床精度較低，高端機床進口受到限制，加上我們對國外機床的控制系統不盡熟悉，機床的性能也不能得到充分發揮。例如，不少機床在快速走刀時，都可以做到拐彎處降速，可以通過機床系統設置減速的比率等，但在生產中極少有生產廠會使用。這對加工效率和成本產生重要影響，降低在市場上的競爭力。全員人均年勞動生產率國外先進企業達到25～35萬美元，而國內僅為3～4萬美元。

編程軟件版本落后

編程軟件不斷升級，新的功能不斷增加。周建強教授說到，我們大部分公司所使用的編程軟件都是較老的版本，一次購買終生使用，不愿為軟件版本的升級付費。結果是，加工效率和質量較低。不少軟件增加了許多新的加工策略，像擺線加工、恒載荷加工、路徑優化等。在精加工方面，大部分軟件開始采用高速加工方案，對拐角速度進行控制，對拐角進行圓弧過渡，對刀位點過濾、擬合、重新分布，降低了運動矢量的方向變化量，提高加工速度，改善加工質量。控制系統方面，采用相應高速加工代碼，在允許的公差范圍內，對刀位點再次重新分布，對到位點運動矢量再次光順，以提高加工效率。這種功能在UG、MasterCAM、HyperMill等軟件的較新版本中都有，所謂過濾，是一種在允許的公差范圍內，將不必要的點進行刪除的功能。在軟件中根據設置的數據，通過后處理得到的NC文件的刀位點凌亂的，而這些點在允許的公差范圍內，可以用一條直線替代，于是就可以直接這樣輸出，把這個過程用一張圖片來說明，如附圖所示。

點過濾優化

這樣通過刪除中間部位“無效”的刀位點，就直接避免了機床在執行中間定位點時不斷加減速導致的運行時間延長，和機床在這些刪除的刀位點上，因定位振蕩引起的表面質量惡化。

進口軟件價格高，而我們又缺少自己的軟件，到現在，我們也只能夠為那些國外引進的各類軟件做一點外掛，國外的軟件已經基本上壟斷了我國模具所有的市場。

編程人員知識面窄

國內真正編程水平高的編程人員寥寥無幾，模具市場不斷擴大，編程從業人員也不斷增加，對編程軟件的掌握程度也良莠不齊。由于模具行業一直比較看好，所以，編程人員基本都在忙于應付生產。新增的編程人員忙于學習軟件的基本操作和最基本的使用，對軟件的功能了解不夠透徹，不能合理使用軟件的加工策略，更不能合理使用參數設置，好多參數基本使用的都是默認值。

從業人員知識面窄是另一重要特征，考察我國編程人員，有許多甚至是計算機專業畢業的學生，誤把數控編程當作了軟件開發；由于擴大生產的需要，很多的編程人員是從操作工中提拔的，缺少相關的加工知識，包括刀具和工藝知識。使用編程軟件可以完成編程工作，而程序質量則千差萬別，加工策略的正確使用、刀具的正確選擇、刀具切削參數的合理選擇、刀路的優化等都會影響加工的效率和成本以及加工質量。在高水平的編程中，經常會根據實際需要，使用宏程序，但有很多公司從來不使用，甚至不了解什么是宏程序。

精心制造的敬業精神尚待提高

我國模具生產單位林立，競爭激烈，客戶不追究產品質量成了最高追求，許多企業都在低層次上競爭。由于市場需求量較大，因此，模具生產廠經濟效益都不錯，一些技術人員紛紛成立自己的公司和生產廠，技術力量也不斷被分散，一些大的公司幾乎成了模具生產技術人員的培訓學校。技術力量的分散，不利于制造高端模具。市場作用的結果是，只有當模具行業開始出現過剩時，才會催生更多的高端模具生產追求者。現在產值幾百萬的模具廠比比皆是。而這樣一些工廠也沒有能力去制造高端模具。只有不斷追求卓越，才能出精品。只有集中技術優勢，才有能力向高端進軍。

知不足而后為之，才能有的放矢。針對我們的不足，采取相應的措施和策略才能迎頭趕上。模具行業“十二五”發展規劃已明確了科學發展為主題，轉變發展方式為主線，結構調整為主攻方向。產業結構優化與轉型升級是一個龐大的系統工程，也是模具行業由大轉強的必經之路，整個行業已面臨難得的機遇與嚴峻的挑戰。周建強教授在總結了以上制約因素的基礎上，提出了打造高端模具的對策。

產業結構優化和轉型升級要以企業為主體，以需求為導向，以發展“專、精、特、新”企業和產業集群為主要方式

全面提升創新能力和產品水平，把企業做專、做精、做強，促進行業由大轉強才能出精品。要實現這一目標政府必須對企業予以政策和經費支持，協會予以技術支持，企業要根據自身條件及所在地具體情況實施差異化策略。努力營造政府、協會、企業三位一體，良好互動的氛圍，使模具生產朝著集約化、專業化、精品化和國際化方向發展。我國在輪胎模具方面的發展，作為專業化生產已經走出了一條專業化、高端精品化的路子，山東豪邁科技有限公司的輪胎模具主要客戶已經由國內變成國外客戶為主，固特異、米其林、德國大陸等都是主要客戶。政府部門對專業領域的創新能力強的企業予以扶持，有利于企業快速做大做強。

專業化設備與通用高性能設備研制并舉

我國的通用高性能加工設備與國際先進水平相比仍有較大差距，不管是控制系統還是機械結構和精度。要等待我們能制造出高性能的機床再去生產高端模具顯然不行。因此要提升企業自主創新能力，針對專業化加工研制專用設備和一些輔助設備，提升加工質量和效率，擴大原有機床的加工能力。豪邁科技有限公司，根據輪胎模具的加工特點，自行研制的電火花機床無論在加工精度和加工速度方面獨具特點，而且不斷改進和提高其使用性能，為其成為世界輪胎模具制造基地和生產高端輪胎模具助了一臂之力。作為一般的生產單位，不可能不斷更換生產機床，可以在已有的機床上增加輔助設備，例如，采用角度頭、多軸聯動加工方式，采用坐標系空間變換功能，采用高效的宏程序進行特殊需要的加工，采用固定宏程序對刀等等，以此最大限度地提高了加工效率，縮短生產周期。

加強培訓，全面提升模具生產技術人員的水平

很多企業不重視技術人員水平的提升，特別是不重視試驗研究，忙于應付生產。一個企業不僅要有少數高技術、高水平的技術人員，還應有一支高技術水平的人才隊伍。因此，企業要注重兩個培訓和培養，一是高水平技術人員的培養，主要是具有重新能力的設計、編程、管理人員；二是內部培訓，使從業人員的知識結構合理，掌握相關領域的專門知識，合理使用機床、軟件和刀具等。加強工藝培訓，特別是數控工藝。

加強企業間聯合，集中優勢力量，全面提升制造水平

市場規律使得近20年出現了眾多的模具企業，甚至現在還有些新的小型模具企業不斷成立。在模具市場不夠成熟的初期，為了滿足市場數量的需要催生大量的小企業是正常的，但隨著市場的成熟和飽和，低層次的競爭必定使得一些企業無法生存。從2012年看，模具骨干重點企業的情況好于一般企業，大企業好于小企業，高水平企業好于低水平企業。這說明模具行業擴產上量的階段已經告一段落，接下來的就是上檔次上水平，走集約化和專業化的發展道路，逐步向高端發展。

我們應該很清楚地知道，我國的高端模具生產與世界先進水平仍然有很大的差距，而且，這樣的差距是整體性的差距。但我們不能夠妄自菲薄，把自己看得一無是處，在某些特殊的領域里，我們還占有重要位置，周教授自信地說到，例如，輪胎模具，我國不僅是制造大國，也可以稱得上強國，特別是在工程胎和巨胎制造方面具有明顯優勢，世界第一條63in的巨胎模具即為我國生產。在精密沖壓領域的無錫國盛，汽車領域的天津汽車模具等在汽車模具包括汽車覆蓋件模具，汽車內飾件模具等也達到了很高的境地。因此，只要我們集中力量，走專業化、集約化的發展道路，及時轉型，不斷創新，做強模具行業是完全能夠實現的。