汽车模具的发展现状与前景

目录摘要 2Abstract 2第1章绪论 31.1研究意义 31.2论文主要内容 3第2章：汽车模具发展综述 42.1汽车模具界定及地位 42.1.1定义 42.1.2模具分类 42.2汽车模具分析 5第3章：汽车模具发展现状分析 53.1模具发展现状分析 53.1.1模具发展历程 53.1.2模具市场规模情况 62.1.3模具经营情况 63.1.4模具地区分布情况 73.2汽车模具发展现状分析 93.2.1汽车模具进出口分析 93.2.2汽车模具发展主要特点 9第4章：汽车模具发展前景 104.1模具三维设计 104.2模具加工自动化 114.3高强度钢板冲压技术 114.4级进模、多工位模具和自动化模具的广泛应用 124.4.1以多工位模具为例看模具前景 124.2.2研发设计预想 124.5模具材料与表面处理 134.6管理的科学化与信息化 13结束语 15致

谢 16参考文献 17摘要本文详细介绍了汽车模具界定及地位，汽车模具的发展现状，汽车模具分析，中国模具发展历程，中国模具发展历程，中国模具市场规模情况中国模具经营情况，中国模具地区分布情况，中国汽车模具进出口分析，中国汽车模具发展主要特点。最好介绍了中国汽车模具发展趋势关键字：模具现状前景汽车AbstractThispaperintroducesthedefinitionandstatusofautomobiledieindustry,currentsituationofthedevelopmentofautomobilemould,automouldindustryanalysis,developmentChinesemoldindustry,thedevelopmentChinesemouldindustry,mouldindustrymarketscaleChinaChinesemoldindustrymanagement,Chinamoldindustryregionaldistribution,analysisChinaAutomobileDieIndustryImportandexport,themaincharacteristicsofthedevelopmentofChinaautomobiledieindustry.ThebestdescribesthedevelopmentChinaautomobiledieindustrytrends第1章绪论1.1研究意义近几年来，随着中国成为世界汽车工业的第一产销大国，国内的汽车工业发展十分迅猛。2003年汽车数量2400万辆，2013全国汽车保有量已达到1.37亿辆，从2400万辆增长到1.37亿辆，近十年汽车年均增加1100多万辆，是的5.7倍，占全部机动车比率达到54.9%，比十年前提高了29.9%。随着汽车需求量的增加，逐渐的加快了国内汽车发展。而汽车模具作为汽车工业基础的工艺装备，被人称之为“汽车工业之母”。对于国民经济支柱的汽车工业而言，汽车的发展已经离不开汽车模具的发展，而汽车工业的发展也极大程度地推动模具工业的发展。汽车模具是完成汽车零部件成形、实现汽车产量化的非常关键的装备，在汽车的开发、汽车的换型中担负着重要的职责。汽车生产中90%以上的零部件都是依靠模具来成型的。比如，制造一辆普通的轿车约需要1000～1500套的模具，其中冲压模具约占到80%以上。模具作为制造业的基础工艺装备，在生产过程中集精密制造、计算机技术、智能化控制技术、信息技术、绿色制造技术等为一体，既是高新技术的载体，又是高新技术产品。目前，在我国，汽车模具的生产能力很低，而进口模具的价格也比较贵，这就直接影响了我国汽车的发展，所以大力发展具有中国特色的汽车模具，是我们国家创立民族品牌、发展民族企业的有力保障。而本论文通过对汽车模具发展现状以及前景的研究有助于读者把握汽车模具发展的脉络，从而了解汽车的发展现状以及前景。1.2论文主要内容经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。我国模具专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。据华夏模具网了解，多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。压铸模的结构图模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且了制件的精度。通过与发展，采取各种有效措施，注塑模毕业设计。在冲压模具全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。第2章：汽车模具发展综述2.1汽车模具界定及地位2.1.1定义汽车模具最主要的组成部分就是覆盖件模具。这类模具主要是冷冲模。广义上的“汽车模具”是制造汽车上所有零件的模具总称。例如，冲压模具、注塑模具、锻造模具、铸造蜡模、玻璃模具等。汽车上所有冲压件的模具都称为“汽车冲压模具”。归纳起来就是：1.汽车模具是制造汽车上所有零件的模具总称。2.汽车冲压模具是冲制汽车上所有冲压件的模具。3.汽车车身冲压模具是冲制汽车车身上所有冲压件的模具。4.汽车覆盖件冲压模具是冲制汽车车身上所有覆盖件的模具。2.1.2模具分类冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。一般可按以下几个主要特征分类：（1）根据工艺性质分类a.冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。b.弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。c.拉深模：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。d.成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。（2）根据工序组合程度分类a.单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。b.复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。c.级进模（也称连续模）：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）根据产品的加工方法分类依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。a.冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。2.2汽车模具分析数据显示，我国模具产值1985-2000年年均增长12.4%，2000-2012年年均增长近30%，与我国汽车工业的发展变化相符。随着汽车工业的发展，我国已成为世界模具制造大国，汽车模具制造业进入世界前五位。2012年1-6月，中国模具进出口总量为28.60亿美元，其中进口总量为11.61亿美元，出口总量为16.99亿美元，与2011年同期相比，进出口总量同比增长15.37%，其中出口总量同比增长23.92%。2013年，我国汽车模具（含覆盖件模具、内外饰件模具、轮胎模具）销售额有望达到600亿元，占模具销售总额的1/3。据悉，汽车模具与宏观经济形势、新车型推出等密切相关。根据目前主要汽车品牌企业的规划，未来几年汽车新车型推出速度会相对平稳，我国汽车模具产值有望保持平稳增长。目前，我国涌现出了一大批模具的龙头企业，模具已有95家企业被授予“中国重点骨干模具企业”称号。在布局上，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，出现了一些新的模具生产较集中的地区。更重要的是，我国模具不仅规模庞大，而且档次也越来越高，以大型、精密、复杂长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了35%。专家预计，到2018年，中国有望成为全球最大的模具制造业基地之一。由此可见模具宏观经济环境良好。第3章：汽车模具发展现状分析3.1模具发展现状分析3.1.1模具发展历程1980年上海已能制造一模400个型腔大型热固性塑料封装模，这种铸造模具要求形位误差小，表面粗糙度小于0.1um。随后，家用电器大型复杂塑料成型铸造模具也陆续试制成功;平均刃磨寿命达400万冲次、毛刺0.5um以下硬质合金级进模也被攻克，这种6工位转子片生产用铸造模具已接近国际先进水平。同时，还制造出了10多个工位精密级进模，以及精度难度都较高塑料成型铸造模具，并通过消化引进技术，研制微米级精度多工位级进模多型腔塑料成型模。此外，铸造模具计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM)技术也开始了研究，并取得了初步成果。这个时期，铸造模具工业才真正得到了较大发展。全国铸造模具生产厂点达到了6000多家，职工人数约30万人，生产铸造模具约80万套，标准模架16万多套，我国铸造模具工业已初具规模。

最近几年，不断引进先进制造技术先进设备，零件测绘方面，一般不再用拓印法、样板法，而采用三坐标测量仪激光扫描仪等先进测量设备测量技术，测绘零件不仅准确、迅速，而且可将所测数据图形直接输入计算机，建立各种文件，显示零件三维模型二维图形。设计方面，由于CAD普遍应用，许多企业工厂已经甩掉了图板或正甩掉图板，等三维造型软件大力推广，不仅可为CNC编程集成提供保证，还可以设计时进行装配干涉检查，保证设计工艺合理性。加工方面，数控机床广泛使用不仅保证了铸造模具零件加工精度质量，而且以高切削速度、高进给速度高加工质量为主要特征加工技术，比传统切削加工效率提高几倍甚至十几倍。一些上规模、上水平铸造模具厂不断涌现，一些无技术、无水准、设备简陋手工作坊逐步被淘汰出局，使我国铸造模具工业又有了长足发展。3.1.2模具市场规模情况模具制造在产品制造体系中占有特殊地位，其发展水平决定了制造业整体水平。近10年来，中国模具工业一直保持着快速发展的态势，2002-2010年总产值增速保持在19%以上。数据显示，2011年模具制造规模以上企业1589家;实现销售收入1639.88亿元，同比增长27.35%;实现利润总额107.10亿元，同比增长13.76%;资产规模达到1394.82亿元。国际模协秘书长罗百辉指出，世界模具制造的竞争日趋激烈，随着模具工业全球化布局的发展，日本和美国作为全球最大的两个模具生产国家皆加快了向海外发展的步伐;模具在其国家工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是日本和美国模具在全球的高端产品仍然占据着重要地位。随着发达国家模具制造重心向以中国为代表的发展中国家转移，国内模具制造业成长迅速，但同时也进一步加剧了的竞争状况。长三角和珠三角地区是中国两大模具制造基地和销售集散地，两大地区竞争加剧，其中三资企业的数量、收入和利润比重分别达到35.98%、47.19%和56.05%，在我国模具制造竞争中占据极为重要的地位。2.1.3模具经营情况（1）工厂规模化。据罗百辉调查，在中国很多模具工厂在没有订货的情况下，也投资扩大规模，不是按需求儿扩大，而是有了条件就可招来用户，这与日本模具企业思路完全不同。其原因一是向模具的“百货商”横向发展，从汽车、家电、日用品的模具都生产，范围广用户多，并藉此平衡其生产能力。另一原因是从部装到总装所有领域都扩大进来的纵向发展。于此扩大规模的欲望相反，现今是追求技术以提高附加值，这样的企业则很少见到。（2）分工专业化。金字塔型组织系统又有相当规模的模具厂都有相当细致的分工和专业，一般都分有设计、机械加工、精整加工、更进一步如在设计工作上又分有CAD、CAM，在机械加工上又分别分担电加工、线切割、NC加工，在精整工作上又分有磨削加工和组装等细致的分工。为什么会如此，职工不稳定是其原因之一，如某港系的模具工厂每月离职的有4%，每年有四成人员要更换。人员不稳定就成了学习和掌握技术的障碍，在短时间能掌握技术就需有细致的分工专业化。这种状况使管理层与一般工人的工资更拉开了距离，但在实施计件工资的工厂里也有的工人可拿到二倍到三倍的工资。能这样的分工专业化，要人多工资更便宜，这是中国的强项。在加工方法也有其有点，用生产线和节省工序，但复杂的模具则做不了，简单的模具从设计上就使其可组合成各种不同的模具。据说自动串联的冲压模具在中国当地供不应了，从人件费用方面看由于自动串联的特点，没有培育这种模具的条件和市场环境。（3）技术并购化。有了好的设备没有掌握相应技术的熟练的职工并不能取得好的效益，培育人才需要时间，不如去买更方便。现在有很多民营企业其设备比外资企业比日本的都要好，聘请日本的技术人员或技术顾问、副总经理在现场进行指导，不仅请日本人，也有请韩国人的。由于日本可能担心人才流出也伴同技术流出，日本人不干，韩国人也可承担此任务。（4）制造利润化。对模具在事业上制造上都缺少十分严谨的态度，形状、精度达到了要求即使多少出些毛刺，在后处理中也可解决，只要对总成本有利，不去追求更高的要求。日本的企业坚信“只要是能作出好的东西就会有效益”，把技术和事业结合起来的倾向很强，在中国则不同，“制造出好的东西和有效益”是两回事，企业更多的是看重利润。（5）效益短视化。从财务方面看，不重视长期效益追求短期效益。不重视质量和服务以建立长期效益，只重视订货价格的高低，利润多少，用低成本的材料和模具构造追求更大利润。在日本是验收后一次付款，在中国必须交付定金。当然支付条件也可能由于竞争环境的变化而变化。3.1.4模具地区分布情况近年来，模具迅猛发展，其地域分布特色也日渐成形。从地区分布来看，以珠三角、长三角以及安徽等地发展较快。（1）广东是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。据国际模协秘书长罗百辉介绍，全国模具产值有40%多来自广东，而且模具加工设备数控化率及设备的性能、模具加工工艺、生产专业化水平和标准程度领先国内其它省市。目前在全国排序前10名的企业中，广东占有5家，世界最大的模架供应商和亚洲最大的模具制造厂都在广东。随着广东工业结构进一步优化，石化、汽车、高新技术等多个的发展都对广东的模具制造提出了更高要求。未来几年广东的模具制造将日趋精密、复杂。（2）上海现有模具企业1500余家，从业人员7万多人，年产值近100亿元，年平均增长率超过20%。到2010年总产值将达到200亿元左右；进口额从现在的2.9亿元基础上压缩30%，将为增加7亿元左右产值，出口额达到1.3亿美元，又将为增加6亿元产值。上海模具将面向6大和重点，特别是信息（IT）和汽车，大力发展IT的精密镁合金压铸模、精密注塑模；汽车业的覆盖件模具、大型零件压铸模、精密冲压件多工位级进模。2010年，IT的模具实现85%国产化，汽车模具实现90%国产化。据初步统计，上海生产汽车中冲压、塑料、压铸等模具企业近70家，年产值约20亿元，民营企业如华庄、千缘、屹丰、黄燕，合资企业如荻原、伟世通、小纟，台资企业如联恒、宏旭、台丽通等大多年产值在5000万元以上，其中有近7家企业达亿元的年产值，有个别企业年增长率达100%，成为上海汽车模具工业中的主力军。（3）浙江省模具工业主要集中在宁波市和台州市，宁波市的宁海、余姚、慈溪及鄞州主要生产塑料模具，北仑以压铸模为主，象山和舟山以铸造和冲压模具为主。台州市主要模具生产企业集中在黄岩和路桥，塑料模具占大多数。浙江模具工业具有一些明显的特点。一是模具生产企业几乎都是私营企业；二是模具企业相对集中，已形成模具市场；三是模具在可满足不同层次用户需求的同时，高水平的模具快速发展，并已占有较大比例；四是通过多次创业，已涌现出了一批高素质的骨干重点企业；五是已自然形成专业化分工，主要企业特色明显；六是模具工业发展对当地和周边地区工业发展的拉动作用明显。（4）江苏苏州目前有各类模具厂1000多家，模具加工点1000多个，模具年销售额约50亿~60亿元，模具业成为该市新兴工业之一。日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国台湾、香港地区的独资、合资企业很多，民营模具企业也不少；苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，昆山中大模架、昆山精密模具标准件、昆山华星模具导向件等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件。（5）目前安徽省拥有一批国内知名度较高的模具产品，如洗衣机和空调器大型腔注塑模、电冰箱吸塑发泡模、电机定转子叠片高速级进冲模等，有的市场占有率高达30%以上；汽车结构件和内饰件模具已稳定用于上海大众新车型开发；橡胶轮胎模具被国内各大轮胎企业认可；模具标准件、模具材料基地也已形成。我国模具已有100多家企业被授予“中国重点骨干模具企业”称号;在布局上，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，出现了一些新的模具生产较集中的地区。在内外并驱齐动的环境下，预计到2015年，我国模具产销值将达到3500亿元。;到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。3.2汽车模具发展现状分析3.2.1汽车模具进出口分析近年来，国内模具无论在质还是量上都取得了巨大突破。数据显示，现时我国模具的生产规模已经占据世界总量的近10%，仅次于日本、美国位列世界第三。由于我国模具制造商在生产技术方面加大投入，以生产更精密的产品来满足国际市场日益增长的需求，我国模具出口额有望进一步增长。业内专家认为，我国模具前景广阔，但我国模具技术与目前国际水平相比依然存在着一定的差距，一些高科技含量的模具目前仍依赖于进口，加之国外先进企业近年来更加注重对技术的保护，这对我国模具企业引进技术造成了一定的困难。如何在不增加产品成本的同时提升模具开发速度，成为当前模具企业首先要解决的问题。因此，新型技术成为企业追捧的对象。现时国内模具正面临着一场技术创新潮，在新型技术的支撑下，模具将在升级中获得更大的发展空间。3.2.2汽车模具发展主要特点（1）订单式生产汽车模具属于专用工艺装备，每套模具均根据整车厂订单需求，针对某一特定零件设计生产，产品差异化特征明显，因此本属于典型的非标准产品设计与制造，由此决定了行内的企业需要不断的技术创新、并采取“以销定产、以产定购”的经营模式。（2）交货期长汽车模具的开发、制造主要包括：模具开发项目的签订过程、模具技术开发过程、模具制造开发过程、模具开发项目的交付过程。其中，前3个过程是影响模具交付周期的主要因素。在订单签订后，通常汽车模具业务流程如下：根据订单要求的技术参数进行冲压工艺分析与产品结构设计，而后根据设计的产品结构进行泡沫实型制造、毛坯铸件订制，之后在毛坯铸铁件上进行数控加工、装配、调试，在汽车模具企业现场对模具的各项指标进行预验收并发货；在模具到达客户现场安装调试并生产出合格产品后，客户对模具进行最终验收。而整个周期可达6-24个月，可见交货周期是十分漫长的。影响模具交货值奇偶奇的主要因素包括一下5个方面：(a)在模具设计与制造过程中，客户基于调整技术和品质标准等原因，常常要求实施模具设计变更。(b)模具生产与车身开发嘻嘻相关，汽车厂商根据市场需求情况，对新车型推出计划不断调整，从而影响模具验收进度。(c)同一订单往往包含多套模具，模具企业受产能制约，只能陆续投产，一次性交货。在全部模具调试合格后，由汽车厂商集中终验收。(d)模具复杂程度及客户对模具品质要求的程度。(e)模具企业的设计水平、加工设备精度及调试工人经验。（3）技术要求高随着技术水平的不断提升，我们已经从以前的只能制造卡车模具、轿车内板模具，到制造整体侧围、翼子板等复杂的外板模具。近年来许多合资品牌的轿车、自主品牌轿车的外板模具都是我们自行设计制造的。但是从最终汽车的外观上、从消费者反馈的信息看，我们在面差、缝隙和搭接等细节处与国外差距还很大，这就是很多国人不愿接受、购买自主品牌轿车的原因之一。目前国内铸造模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30％左右，国外在50％以上。并且模具的生产仍以手工为主，且质量不稳定、周期长，生产环境差，制约了我国模具的更高层次发展。传统的人工打磨等模具生产方式，让国内的模具生产处在较低的层面。没有能力承接一些大型、精密、复杂和长寿命高档模具的大宗订单。（4）人才是关键目前中国正成为世界模具大国，但我国模具人才紧缺确成为一个追在眉睫的问题。模具设计、产品设计和人员素质上与国外差距较大。合资品牌由于有外方技术上的把关，在这个方面要好于自主品牌，而自主品牌由于大多采用模仿、逆向等方法，技术人员往往只知其然，不知其所以然。随着社会的发展，目前各大学学习汽车设计专业的人很多，但是学习模具设计的、冲压专业的又有多少？很多大学由于招收不到生源，而不得不停止招收该专业，人才严重断档。而模具是一个需长期积累经验的，一个模具师傅起码要有2到3年的实践经验，一个精通模具设计的工程师，也要有5到8年的经验积累。由于最初的学习非常枯燥．因此许多初学者常半途而废。造成了该人才的匮乏。（5）战略联盟逐渐形成，合作与竞争并存从国内模具的发展情况看，模具产品适合专业化、集团化方向发展，模具企业在条件成熟时走联合之路是必然的发展趋势。模具企业应该通过协作、整合等方式，完成模具制造业的深入发展。总之，目前我国模具制造的总体水平与世界先进国家相比仍有着较大的差距，但我国有熟练的数控机床操作工人，装配钳工和模具调试人员，劳动工资水平低于其他国家，在这些资源上仍具有一定的竞争力。只有认识到自身的优势与不足，从先进国家中吸取经验，取长补短，才能整体提高铸造模具的制造水平。同时战略联盟的建立有助于产生一种良性的竞争机制，在这种机制下有助于企业不断的完善自身从而提升自身的竞争力，加快企业的发展。第4章：汽车模具发展前景4.1模具三维设计模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容，是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。它的优点是：①将模面设计与结构设计分开，前者采用曲面设计，后者采用实体设计；②取消了传统的二维图样，根据各工序的需要给出三维简图和标注必要尺寸的平面简图；③模块化设计，通过模具结构标准化和建立三维标准件库和典型结构库，大大缩短了模具设计时间。一些汽车模具厂家还对拉延模等一些结构典型、标准化程度较高的模具，开发了专用的三维设计模块，进一步提高了设计效率。此外，除了有利于实现集成化制造外，另一个优点就是便于干涉检查，可进行运动干涉分析，解决了二维设计中的一个难题。模具三维设计可以使铸件泡沫实型完全采用数控加工，从而提高了铸件的精度，为后续的精细加工创造了条件。由于三维设计的结果是模具的三维模型，所以模具的构造面，例如导向面、镶块安装面和螺钉孔等，都可以实现数控加工的编程，有利于提高加工的自动化程度。目前，大部分国内厂家均采用三维设计。4.2模具加工自动化先进的加工技术与装备是提高生产率、保证产品质量的基础。国外许多汽车模具企业中都配有双工作台的数控机床，自动换刀、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工，由中低速加工发展到高速加工，加工自动化技术发展十分迅速。目前，在模具生产中已经应用的加工自动化方式大体上可分为三种，即由多台可互换工作台数控机床组成的生产线、柔性加工生产线和一体化加工中心。第一种生产线包括了底面加工、粗铣和精铣等多台机床，工件换机床时不必重新装夹找正。由于机床为多工作台式，工件不需要被重新装夹，因而加工效率很高。一体化加工中心是一种粗精加工一体化的五面加工中心，其优点是除底面加工之外，一次装夹可实现全部加工面的高速、高精度加工，生产效率非常高；缺点是，由于粗精加工在一台机床上完成，长期加工容易影响机床的精度。目前，国内大部分模具厂采用的是机群式加工，即划分机床种类，哪些用于粗加工，哪些用于半精加工，哪些用于精加工。与柔性加工线比，无论是在效率上还是模具质量上都有不少的差距，未来国内模具厂的发展方向应当是柔性加工生产线。4.3高强度钢板冲压技术高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性，在汽车上的使用量不断增加，其目的就是在汽车发生碰撞时最大限度地保护乘客的安全，最大限度地降低车身的质量。现在，有些车型梁类件已采用抗拉强度高达980MPa的钢板。由于高强度钢板在塑性变形时弹性变形比例较大，因此高强度钢板制件在成形后的回弹和扭曲比普通钢板严重。目前，AutoForm等CAE分析软件很难对高强度钢板在冲压成形中造的回弹和扭曲变形进行预判，通过计算机模拟的结果往往与实际结果差别很大，严重地影响冲压件的形状尺寸精度。对于高强板零件，其综合合格率能够达到85%以上就相当不错了。目前国内厂家对高强板模具都非常头痛，以比亚迪为例，制造高强板模具的周期远远高于普通板模具，普通板模具一般调试2~3个轮次就可达到品质标准。而高强板模具至少要4~5轮次，有的甚至更高。同样高强板模具在国外也是难点，最近，某公司承接了一些美国通用的模具，其中就有高强板。在工艺方案上美方也是几易其稿，反复修改方案，并且一再强调没有十足的把握，其中最大的困难就是无法判断回弹。但是，并不是所有企业都做不好，奔驰车上高强度板的应用超过了50%，而且制件合格率很高。当你向他们请教时，他们遮遮掩掩，总是说干得多了，经验丰富了就会好的。所以，我们没有捷径可走，只能靠自己。因此，可以说回弹控制是当前高强度钢板冲压技术最重要的研究方向。这其中包括两个方面，一是进一步提高回弹分析的精度，二是研究合理的模具设计参数，如拉延筋、工艺补充面和压边力等。后者需要我们在大量的应用实践中不断总结和积累经验。4.4级进模、多工位模具和自动化模具的广泛应用随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展，级进模、多工位模具和自动化模具在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。形状复杂的冲压件，特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件，越来越多地采用级进模成形。在大众、通用、福特和丰田等公司，约有30%~40%的汽车冲压件已采用级进模生产。这类模具是一种高新技术模具产品，技术难度大，制造精度要求高，生产周期长。其技术难点在于排样设计优化、模具结构设计和高精度的制造技术。在这方面，国外公司具有较高水平，他们生产级进模，其模具寿命可高达数百万次。因为级进模的技术含量高，所以其附加值高、模具价格高。与国外相比，我国的汽车冲压件生产用级进模具，在工艺排布、制造精度、结构功能和使用寿命等方面仍存在较大差距，每年还需大量进口。例如整体侧围、翼子板和车门等容易在生产中划伤制件的模具，在国外无疑都是采用自动化模具。即使自主品牌模具现在也开始采用自动化模具，这是未来模具的发展趋势，而我们在这个方面刚刚起步不久，刚刚过渡到从单纯加工自动化模具，到设计、制造多工位级进模具，因此，采用多工位级进模将是我国重点发展的模具产品。4.4.1以多工位模具为例看模具发展前景这种模具在压机一次完整冲压过程中实现多套模具的联合动作，自动取送料，无人工操作，提高冲压效率，大幅度降低成本，实现冲压自动化。其中，研发最大的难点在于多套模具的联合冲压过程中如何实现在无人工操作的条件下，使每个工位的工件自动转序、准确定位，且配合冲压节拍实现高效率生产。只有通过对模具结构的精确设计、冲压动作的准确模拟、分析和计算，才能确保模具功能的实现。目前，我们只能通过分析静态三维模具结构，配合使用端拾器随多工位设备辅助臂的周期性运动轨迹（干涉曲线）来完成这一过程。今后我们将在此基础上继续探究，开发研制出一套集结构设计、动作模拟、干涉检测等功能于一体的先进系统。此系统应具备如下特点：（1）实现多模具单个冲次联动，每冲次生产出多工序合格制件；（2）建立模具、端持器及传输机构的干涉曲线并实施干涉控制；（3）在虚拟环境下实现多工位模具、压机和自动机器手开发控制技术；（4）建立虚拟调试系统，精确CAE分析结果；（5）实现电动、气动和计算机技术的联合智能控制。4.4.2研发设计预想应用先进的软件全面开发模具结构的三维实体参数化设计，并建立多工位冲压设备数库，建立一条通用的参数化虚拟冲压生产系统（与实际冲压设备参数完全一致）。通过虚拟冲压生产线对多工位模具的运动过程进行分析，实现虚拟多工位模具干涉检查功能和生产节拍控制。研制合理控制冲压件过度变薄和起皱等缺陷的方法。逐步实现工艺成型的回弹补偿、干涉补偿，提高回弹补偿精度。最终将模具干涉检查、冲压CAE分析和冲压生产线环境及传输机构的运动分析等功能完全融合起来，总结出多工位模具加工制造的完整系统。系统研发成功后可以预期收益可观。首先，将大幅缩短设计制造周期，降低试制成本。其次，在应用了多工位技术后，冲压件的生产成本大幅降低，生产效率大幅提高，汽车主机厂对此收益是最大的，可以显著提升企业的核心竞争力。由此可见，多工位技术的研发，对我们公司和中国整体汽车的影响是巨大的。此技术可以大大提高车身工艺装备产品的质量，缩短工期，降低成本。应用此技术可令我们国内模具生产公司在国际同达到先进水平，在国内同可处于领先地位，在省内该领域可填补技术空白。因此，该技术的实施应用和推广将使本地区的汽车车身工艺装备设计制造水平提高一个大的台阶，进而为地方汽车工业的快速发展做出卓有成效的贡献。4.5模具材料与表面处理模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来，除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢和粉末冶金冷作模具钢推出外，国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料，是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性，其焊接性能、可加工性和表面淬火性能也都较好，而且成本比合金铸铁低，因此在汽车冲压模具中应用较多。在德国，小型和小批量生产用模具，常选用GG25和铸钢GS45制造；大型和大批量生产用模具，多选用球墨铸铁GGG60、GGG70和含Ni、Mo元素的GGG70L制造。在日本丰田公司，采用基体与刃口一体化的特殊铸铁材料来制作修边模，使模具的制造成本大大降低。铸铁整体刃口经表面淬火处理后，用于薄板料修边模寿命可达几十万次。新型汽车冲模材料的研究与应用，是影响汽车模具发展的一个重要问题。由于汽车模具的尺寸大、用材多，降低模具材料成本对于增强模具产品的市场竞争力具有重要意义。目前，国内汽车模具的表面处理大多是采用火焰淬火。但是，这种方式有很大的缺点。例如：工件变形、淬火不均匀以及速度慢等。近年来，激光表面强化技术发展迅速，并已成功地应用于汽车冲压模具。激光表面强化技术在模具上的应用主要包括两个方面，即激光表面淬火和激光熔覆。激光表面强化技术，可对不同材料的模具工作表面进行强化处理，以提高模具的使用寿命，修复磨损面。对于采用合金铸铁制造的覆盖件模具，火焰淬火的硬度一般为HRC40～50，激光淬火的模具表面硬度则可达HRC55～65，硬化层的有效深度为0.5mm～0.7mm。激光淬火层硬度均匀，与基体有很强的结合力。由于激光加热速度快，热影响区小，所以被处理的模具变形很小。激光淬火具有较高的处理速度，通常可达0.5m2/h。激光熔覆技术可对模具表面局部损伤部位进行修复，覆层可与模具零件基体形成最佳的冶金结合，修复效果明显优于其他焊接方法。目前，国内许多厂家开始尝试这种技术，这也是模具的发展趋势之一。4.6管理的科学化与信息化模具是个特殊，类似于流水化生产，又不同于流水化生产。同样的模具，除非复制，否则不可能制造两套完全一样的模具。因此严格意义上说，它是纯粹的单件生产。按说，都是模具企业，管理方式、核算方法应该相似，但是，目前的状况是模具企业各有各的管理方法，而且无论采取何种管理模式，大家都遇到相同的问题。例如：生产计划与交期的矛盾、质量与成本的矛盾，以及如何最大限度提升数控机床效率的问题、成本如何计算才更加合理的问题等。随着ERP的应用，大家都把希望寄托在ERP上。但是，由于模具本身的特殊性，没有现成的软件可以应用，只能合作或自己开发，目前一汽与软件公司合作开发了EMAN管理系统，二汽与华中科大开发了自己的管理系统，山大华天与福田模具开发了自己的管理系统，天汽和比亚迪都是自己开发的系统。但是这些系统，都只能应用于自己的企业，别人无法用。而这些软件系统目前或多或少都遇到了开发瓶颈，都有自身无法解决的问题。管理科学化、信息化这个思路是正确的，依靠管理系统、依靠高科技绝对是正确的，只不过现在的