模具發展現狀及未來展望

李婷 范興平

摘要：模具產業是所有工業的基礎，模具是工業生產的基礎性的生產工藝裝備。簡要的介紹了我國模具行業的地域分布、冷沖模具、熱沖壓模具鋼、發展前景。簡述了當前現代模具技術發展的趨勢以及提出了相應的發展對策。

關鍵詞：模具;冷沖模具;熱沖壓模具鋼;

通訊作者：范興平（1979-）博士，副教授，主要從事材料成型、釩鈦新材料制備研究。

模具是一種具有特定形狀和尺寸的產品，因此材料可以根據其形狀生產出具有一定形狀和尺寸的零件。近年來，隨著市場需求的增加，對產品的質量、精度的要求也越來越高，我國在這方面取得較大的成就，模具的好壞很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。

1.模具行業的現狀

模具滲透我們生活各個方面，不論是簡單和復雜，都有模具的身影，各行各業都離不開模具。模具可細分為金屬模具和非金屬模具。按照制作原材料的不同，模具又可分為砂型模具、金屬模具、真空模具、石蠟模具等等。模具技術在中國工業生產中起著一個很重要的角色。零件的加工方法不止一種，與其他生產方式相比，其中模具生產方式的優點有著高效率，設備成本低這兩點。機械模具技術與其他相關領域技術結合將會是模具技術的發展趨勢。

2. 冷沖模具

冷沖模具工業的現狀

中國是制造大國，其中，模具的制造產業也是占據中國工業的大頭。據估計，我國現有制造模具廠點差不多20000家，從業人員高達60多萬人。模具行業地域分布比較集中，從地區分布來看，以珠江三角洲、長江三角洲以及華中等地發展較快，東北和中西部地區發展則相對遲緩。廣東是當今中國最主要的模具市場，也是中國最大的模具進出口省;長江三角洲地區近年也展現出持續增長的步伐。現今，長三角的模具市場在中國粗略估計占有四成市場份額，在我國具有極其重要的地位。

冷沖模具制作要求

冷沖模具的制作對質量、制作周期、使用壽命、精度 、成本等有一系列的要求。在制作的過程中，必須要達到實際設計的要求，精度壓迫達到使用的要求，以便后期的裝配順利。為了能滿足生產的需求，且不斷的提高零件的使用次數，縮短周期是有必要的，但是縮短周期的同時，也要保證整個周期的完整性。模具材料、模具的熱處理和模具結構設計對模具的壽命有著極大的影響，可以通過選用不同的模具間隙、不同的材料和對模具表面進行強化處理等。

冷沖模具工作環境和狀態不同有如下幾種失效形式

（1）磨損失效。模具工作過程中，由于上下相互運動，會產生不同程度的磨損。

（2）疲勞失效。模具在遠低于正常強度情況下的往復交替和周期循環應力下，產生逐漸擴展的脆性裂紋，最終導致斷裂。

（3）磨蝕磨損。模具表面由于產生了化學反應，導致表面材料受到侵蝕從而脫落。

（4）斷裂失效。模具出現裂紋或者斷裂

（5）塑性變形失效。由于模具所承受的應力超過材料的屈服應力，會產生塑性變形，改變尺寸和形狀。

3.熱沖壓模具鋼

熱沖壓模具鋼性能要求及失效形式

由于與坯料接觸時間過長，且與持續不斷加熱的坯料相接觸，模具型腔的外層急劇升溫，表層造成了壓應力和壓應變，因此模具必須具有較高的熱強性和熱穩定性;在保持壓力不變的過程中用具備冷卻水道的模具對零件淬火，鋼板的熱量被模具快速帶走，為了確保模具在整個工作過程中的精準度，較大的導熱率和相對于較小的膨脹系數是制造模具材料必須具備的;當金屬件取出時，凹模表面由于溫度下降過大，受到拉應力和拉應變作用，此時很容易產生熱疲勞等，并且熱沖壓模具鋼在服役過程中，還要承受較大的沖擊載荷，模具需要較高的沖擊韌性。

國外熱沖壓模具鋼主流產品和發展動態

HTCS-130和HTCS-150是西班牙ROVALMA 公司旗下的品牌，應用最為廣泛。HTCS-130和HTCS-150的導熱率分別達到60W/（m·K）和66W/（m·K）。

日本DAIDO STEEL 公司旗下的DHA-Thermo具備高熱導率的一種模具材料，其適用尺寸通常小于1m。

德國KIND&CO公司的Cr7V是一種具有高 C、Cr、Mo 和 V含量的鋼種，硬質合金能有效抑制高溫回火軟化，提高熱模具鋼的高溫摩擦磨損性能。

4.我國模具 CAD/CAM/CAE發展趨勢

在數學控制機床和計算機網絡科學的發展下，數控技術在模具設計和生產過程中使用得越來越多。模具 CAD/CAM/CAE 要在各個模具間信息的提取、交換和處理的集成化這幾個方面實現，必須建立一個統一的全局模具集成化的產品信息模型。模具 CAD/CAM/CAE是傳統模具改良的關鍵技術。采用基于特征變量化設計，工程數據庫管理系統等技術已成為研究的熱門。利用反演技術，可迅速將實物模型CAD模型化，再利用已有的模具 CAD/CAM 系統進行模具設計制造，同時讓模具設計制造的流程由開環結構轉變成向閉環結構。

5.發展基本對策

加大技術投入，提高市場竟爭力。缺少先進的加工設備和先進的加工技術，使得高檔次、高精度的模具制造在中國寸步難行。因此，在我國開發和制造高檔模具，代替進口生產，提高企業在高檔、高檔模具中的市場地位已刻不容緩。

加速模具零件的標準化和專業化。想要國內模具步入頂尖行業，就要對國內模具規范化，制定相應的標準，各企業按照標準生產。美國、日本、德國對模具標準化十分重視，他們的程度已達70%～80%，而中國僅有20%，在此對比下，指定標準顯得尤為重要;而且美國、日本、德國專業化程度分別為90%、70%、60%， 而中國只有10%。

一個國家制造業水平程度高低是決定其硬實力是否強大的關鍵因素，而模具工業的水平則是衡量制造業水平的重要標志。中國經濟的快速發展，特別是IT的發展，將IT與模具設計相結合，將會帶動模具行業全體的發展，我國模具行業的前途一片光明，最終走向國際機械模具技術頂尖行列。

參考文獻

[1].模具行業“十二五”發展規劃[J].模具工業，2011，37（01）：1-8.

[2]夏琴香.模具行業發展現狀分析[J].機電工程技術，2014，43（07）：1-4+13.

[3]馬忠臣，李強，楊秀琳.現代模具工業發展述評[J].機械工程師，2006（03）：23-24.

[4].模具行業區域分析 珠三角引領行業發展[J].模具工業，2010，36（02）：74-75.