制约我国高端模具发展的因素及其对策——访山东豪迈机械科技股份有限公司技术顾问周建强

《金属加工》记者 杜春玲

20世纪90年代以来，我国模具行业产生了翻天覆地的变化，现在已经成为了世界模具的生产基地。在绝大多数领域，中国模具已经占领了相当大的份额。但是，在很多高端领域，特别是汽车模具、精密模具及高效功能模具，仍然要从国外大量进口，国内只有极少企业挤入精密模具制造行列。从模具行业整体而言，我国模具的整体水平仍然是以中低档模具为主，特别是由于国家对模具行业缺乏有效的行业准入门槛，以至于在很多所谓模具发达地区，也是低端、粗制滥造的模具充斥市场。是什么原因导致了这种状况呢?

为了找到答案，《金属加工》杂志记者采访了山东豪迈机械科技股份有限公司技术顾问，青岛农业大学教授周建强先生，让他带我们一起探索制约我国高端模具发展的因素及其对策。周建强教授首先分析了制约高端模具生产的因素，具体包括以下几点。

起步较晚

任何技术的发展和使用都有一个积累的过程。我国模具发展的历史很短，在这30年内发展到如今的水平，已经是奇迹！到20世纪80年代中期，德国已经开始运用计算机辅助设计模具，开发出模具注射工艺的分析软件。进行模具内的流场分析，也就是现在很风行的Mouldflow的初始模式。我国的模具水平极低，就连广东当时的模具生产也是刚刚起步。从塑料模具看，那时候欧美国家已经比较广泛地应用热流道系统了！除个别企业或者领域外，我们仍处于追赶的状态。

要生产出高端模具产品，不仅仅靠设备或者某一项技术就可以，而是综合技术水平和管理水平。我们在理念、设计、工艺、技术及经验等方面与国外先进水平相比都存在明显差别。周永泰选择了有代表性和比较典型的模具性能主要指标与国际先进水平比较说明，我国的模具总体水平还是处于学习阶段，模具的最高精度国内先进水平可以达到微米级，而国际先进水平已经达到亚纳米级；模具的最高使用寿命几乎相差一倍，高效精密多工位级进模国外先进水平为5亿次，国内为3亿次，注塑模寿命分别为2000万次和1000万次。

模具机床业大而不强

改革开放之后的30年，模具产业实现了显著发展，主要表现为引进了国外的先进设备和加工方法，技术水平得到不断提高，模具品质也得到很好的提升。但我国的模具机床业大而不强，中低端产品已无法满足生产高端模具的需求，而高端模具机床生产的技术积累不够。周建强教授介绍到，从每年的机床展会就可以看出，国产高端模具机床很少，尽管国内模具机床业逐渐把注意力从中低端市场转向高端模具市场，但短时间内高端模具机床还是会大量进口。不仅如此，国外先进的设备经常是不对我国销售的，包括相同机床的控制系统。

模具生产使用的机床逐渐由三轴向五轴发展，国外现在已经开始使用六自由度联动机床。国内生产的数控机床精度较低，高端机床进口受到限制，加上我们对国外机床的控制系统不尽熟悉，机床的性能也不能得到充分发挥。例如，不少机床在快速走刀时，都可以做到拐弯处降速，可以通过机床系统设置减速的比率等，但在生产中极少有生产厂会使用。这对加工效率和成本产生重要影响，降低在市场上的竞争力。全员人均年劳动生产率国外先进企业达到25～35万美元，而国内仅为3～4万美元。

编程软件版本落后

编程软件不断升级，新的功能不断增加。周建强教授说到，我们大部分公司所使用的编程软件都是较老的版本，一次购买终生使用，不愿为软件版本的升级付费。结果是，加工效率和质量较低。不少软件增加了许多新的加工策略，像摆线加工、恒载荷加工、路径优化等。在精加工方面，大部分软件开始采用高速加工方案，对拐角速度进行控制，对拐角进行圆弧过渡，对刀位点过滤、拟合、重新分布，降低了运动矢量的方向变化量，提高加工速度，改善加工质量。控制系统方面，采用相应高速加工代码，在允许的公差范围内，对刀位点再次重新分布，对到位点运动矢量再次光顺，以提高加工效率。这种功能在UG、MasterCAM、HyperMill等软件的较新版本中都有，所谓过滤，是一种在允许的公差范围内，将不必要的点进行删除的功能。在软件中根据设置的数据，通过后处理得到的NC文件的刀位点凌乱的，而这些点在允许的公差范围内，可以用一条直线替代，于是就可以直接这样输出，把这个过程用一张图片来说明，如附图所示。

点过滤优化

这样通过删除中间部位“无效”的刀位点，就直接避免了机床在执行中间定位点时不断加减速导致的运行时间延长，和机床在这些删除的刀位点上，因定位振荡引起的表面质量恶化。

进口软件价格高，而我们又缺少自己的软件，到现在，我们也只能够为那些国外引进的各类软件做一点外挂，国外的软件已经基本上垄断了我国模具所有的市场。

编程人员知识面窄

国内真正编程水平高的编程人员寥寥无几，模具市场不断扩大，编程从业人员也不断增加，对编程软件的掌握程度也良莠不齐。由于模具行业一直比较看好，所以，编程人员基本都在忙于应付生产。新增的编程人员忙于学习软件的基本操作和最基本的使用，对软件的功能了解不够透彻，不能合理使用软件的加工策略，更不能合理使用参数设置，好多参数基本使用的都是默认值。

从业人员知识面窄是另一重要特征，考察我国编程人员，有许多甚至是计算机专业毕业的学生，误把数控编程当作了软件开发；由于扩大生产的需要，很多的编程人员是从操作工中提拔的，缺少相关的加工知识，包括刀具和工艺知识。使用编程软件可以完成编程工作，而程序质量则千差万别，加工策略的正确使用、刀具的正确选择、刀具切削参数的合理选择、刀路的优化等都会影响加工的效率和成本以及加工质量。在高水平的编程中，经常会根据实际需要，使用宏程序，但有很多公司从来不使用，甚至不了解什么是宏程序。

精心制造的敬业精神尚待提高

我国模具生产单位林立，竞争激烈，客户不追究产品质量成了最高追求，许多企业都在低层次上竞争。由于市场需求量较大，因此，模具生产厂经济效益都不错，一些技术人员纷纷成立自己的公司和生产厂，技术力量也不断被分散，一些大的公司几乎成了模具生产技术人员的培训学校。技术力量的分散，不利于制造高端模具。市场作用的结果是，只有当模具行业开始出现过剩时，才会催生更多的高端模具生产追求者。现在产值几百万的模具厂比比皆是。而这样一些工厂也没有能力去制造高端模具。只有不断追求卓越，才能出精品。只有集中技术优势，才有能力向高端进军。

知不足而后为之，才能有的放矢。针对我们的不足，采取相应的措施和策略才能迎头赶上。模具行业“十二五”发展规划已明确了科学发展为主题，转变发展方式为主线，结构调整为主攻方向。产业结构优化与转型升级是一个庞大的系统工程，也是模具行业由大转强的必经之路，整个行业已面临难得的机遇与严峻的挑战。周建强教授在总结了以上制约因素的基础上，提出了打造高端模具的对策。

产业结构优化和转型升级要以企业为主体，以需求为导向，以发展“专、精、特、新”企业和产业集群为主要方式

全面提升创新能力和产品水平，把企业做专、做精、做强，促进行业由大转强才能出精品。要实现这一目标政府必须对企业予以政策和经费支持，协会予以技术支持，企业要根据自身条件及所在地具体情况实施差异化策略。努力营造政府、协会、企业三位一体，良好互动的氛围，使模具生产朝着集约化、专业化、精品化和国际化方向发展。我国在轮胎模具方面的发展，作为专业化生产已经走出了一条专业化、高端精品化的路子，山东豪迈科技有限公司的轮胎模具主要客户已经由国内变成国外客户为主，固特异、米其林、德国大陆等都是主要客户。政府部门对专业领域的创新能力强的企业予以扶持，有利于企业快速做大做强。

专业化设备与通用高性能设备研制并举

我国的通用高性能加工设备与国际先进水平相比仍有较大差距，不管是控制系统还是机械结构和精度。要等待我们能制造出高性能的机床再去生产高端模具显然不行。因此要提升企业自主创新能力，针对专业化加工研制专用设备和一些辅助设备，提升加工质量和效率，扩大原有机床的加工能力。豪迈科技有限公司，根据轮胎模具的加工特点，自行研制的电火花机床无论在加工精度和加工速度方面独具特点，而且不断改进和提高其使用性能，为其成为世界轮胎模具制造基地和生产高端轮胎模具助了一臂之力。作为一般的生产单位，不可能不断更换生产机床，可以在已有的机床上增加辅助设备，例如，采用角度头、多轴联动加工方式，采用坐标系空间变换功能，采用高效的宏程序进行特殊需要的加工，采用固定宏程序对刀等等，以此最大限度地提高了加工效率，缩短生产周期。

加强培训，全面提升模具生产技术人员的水平

很多企业不重视技术人员水平的提升，特别是不重视试验研究，忙于应付生产。一个企业不仅要有少数高技术、高水平的技术人员，还应有一支高技术水平的人才队伍。因此，企业要注重两个培训和培养，一是高水平技术人员的培养，主要是具有重新能力的设计、编程、管理人员；二是内部培训，使从业人员的知识结构合理，掌握相关领域的专门知识，合理使用机床、软件和刀具等。加强工艺培训，特别是数控工艺。

加强企业间联合，集中优势力量，全面提升制造水平

市场规律使得近20年出现了众多的模具企业，甚至现在还有些新的小型模具企业不断成立。在模具市场不够成熟的初期，为了满足市场数量的需要催生大量的小企业是正常的，但随着市场的成熟和饱和，低层次的竞争必定使得一些企业无法生存。从2012年看，模具骨干重点企业的情况好于一般企业，大企业好于小企业，高水平企业好于低水平企业。这说明模具行业扩产上量的阶段已经告一段落，接下来的就是上档次上水平，走集约化和专业化的发展道路，逐步向高端发展。

我们应该很清楚地知道，我国的高端模具生产与世界先进水平仍然有很大的差距，而且，这样的差距是整体性的差距。但我们不能够妄自菲薄，把自己看得一无是处，在某些特殊的领域里，我们还占有重要位置，周教授自信地说到，例如，轮胎模具，我国不仅是制造大国，也可以称得上强国，特别是在工程胎和巨胎制造方面具有明显优势，世界第一条63in的巨胎模具即为我国生产。在精密冲压领域的无锡国盛，汽车领域的天津汽车模具等在汽车模具包括汽车覆盖件模具，汽车内饰件模具等也达到了很高的境地。因此，只要我们集中力量，走专业化、集约化的发展道路，及时转型，不断创新，做强模具行业是完全能够实现的。