模具发展现状及未来展望

李婷 范兴平

摘要：模具产业是所有工业的基础，模具是工业生产的基础性的生产工艺装备。简要的介绍了我国模具行业的地域分布、冷冲模具、热冲压模具钢、发展前景。简述了当前现代模具技术发展的趋势以及提出了相应的发展对策。

关键词：模具;冷冲模具;热冲压模具钢;

通讯作者：范兴平（1979-）博士，副教授，主要从事材料成型、钒钛新材料制备研究。

模具是一种具有特定形状和尺寸的产品，因此材料可以根据其形状生产出具有一定形状和尺寸的零件。近年来，随着市场需求的增加，对产品的质量、精度的要求也越来越高，我国在这方面取得较大的成就，模具的好坏很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

1.模具行业的现状

模具渗透我们生活各个方面，不论是简单和复杂，都有模具的身影，各行各业都离不开模具。模具可细分为金属模具和非金属模具。按照制作原材料的不同，模具又可分为砂型模具、金属模具、真空模具、石蜡模具等等。模具技术在中国工业生产中起着一个很重要的角色。零件的加工方法不止一种，与其他生产方式相比，其中模具生产方式的优点有着高效率，设备成本低这两点。机械模具技术与其他相关领域技术结合将会是模具技术的发展趋势。

2. 冷冲模具

冷冲模具工业的现状

中国是制造大国，其中，模具的制造产业也是占据中国工业的大头。据估计，我国现有制造模具厂点差不多20000家，从业人员高达60多万人。模具行业地域分布比较集中，从地区分布来看，以珠江三角洲、长江三角洲以及华中等地发展较快，东北和中西部地区发展则相对迟缓。广东是当今中国最主要的模具市场，也是中国最大的模具进出口省;长江三角洲地区近年也展现出持续增长的步伐。现今，长三角的模具市场在中国粗略估计占有四成市场份额，在我国具有极其重要的地位。

冷冲模具制作要求

冷冲模具的制作对质量、制作周期、使用寿命、精度 、成本等有一系列的要求。在制作的过程中，必须要达到实际设计的要求，精度压迫达到使用的要求，以便后期的装配顺利。为了能满足生产的需求，且不断的提高零件的使用次数，缩短周期是有必要的，但是缩短周期的同时，也要保证整个周期的完整性。模具材料、模具的热处理和模具结构设计对模具的寿命有着极大的影响，可以通过选用不同的模具间隙、不同的材料和对模具表面进行强化处理等。

冷冲模具工作环境和状态不同有如下几种失效形式

（1）磨损失效。模具工作过程中，由于上下相互运动，会产生不同程度的磨损。

（2）疲劳失效。模具在远低于正常强度情况下的往复交替和周期循环应力下，产生逐渐扩展的脆性裂纹，最终导致断裂。

（3）磨蚀磨损。模具表面由于产生了化学反应，导致表面材料受到侵蚀从而脱落。

（4）断裂失效。模具出现裂纹或者断裂

（5）塑性变形失效。由于模具所承受的应力超过材料的屈服应力，会产生塑性变形，改变尺寸和形状。

3.热冲压模具钢

热冲压模具钢性能要求及失效形式

由于与坯料接触时间过长，且与持续不断加热的坯料相接触，模具型腔的外层急剧升温，表层造成了压应力和压应变，因此模具必须具有较高的热强性和热稳定性;在保持压力不变的过程中用具备冷却水道的模具对零件淬火，钢板的热量被模具快速带走，为了确保模具在整个工作过程中的精准度，较大的导热率和相对于较小的膨胀系数是制造模具材料必须具备的;当金属件取出时，凹模表面由于温度下降过大，受到拉应力和拉应变作用，此时很容易产生热疲勞等，并且热冲压模具钢在服役过程中，还要承受较大的冲击载荷，模具需要较高的冲击韧性。

国外热冲压模具钢主流产品和发展动态

HTCS-130和HTCS-150是西班牙ROVALMA 公司旗下的品牌，应用最为广泛。HTCS-130和HTCS-150的导热率分别达到60W/（m·K）和66W/（m·K）。

日本DAIDO STEEL 公司旗下的DHA-Thermo具备高热导率的一种模具材料，其适用尺寸通常小于1m。

德国KIND&CO公司的Cr7V是一种具有高 C、Cr、Mo 和 V含量的钢种，硬质合金能有效抑制高温回火软化，提高热模具钢的高温摩擦磨损性能。

4.我国模具 CAD/CAM/CAE发展趋势

在数学控制机床和计算机网络科学的发展下，数控技术在模具设计和生产过程中使用得越来越多。模具 CAD/CAM/CAE 要在各个模具间信息的提取、交换和处理的集成化这几个方面实现，必须建立一个统一的全局模具集成化的产品信息模型。模具 CAD/CAM/CAE是传统模具改良的关键技术。采用基于特征变量化设计，工程数据库管理系统等技术已成为研究的热门。利用反演技术，可迅速将实物模型CAD模型化，再利用已有的模具 CAD/CAM 系统进行模具设计制造，同时让模具设计制造的流程由开环结构转变成向闭环结构。

5.发展基本对策

加大技术投入，提高市场竟争力。缺少先进的加工设备和先进的加工技术，使得高档次、高精度的模具制造在中国寸步难行。因此，在我国开发和制造高档模具，代替进口生产，提高企业在高档、高档模具中的市场地位已刻不容缓。

加速模具零件的标准化和专业化。想要国内模具步入顶尖行业，就要对国内模具规范化，制定相应的标准，各企业按照标准生产。美国、日本、德国对模具标准化十分重视，他们的程度已达70%～80%，而中国仅有20%，在此对比下，指定标准显得尤为重要;而且美国、日本、德国专业化程度分别为90%、70%、60%， 而中国只有10%。

一个国家制造业水平程度高低是决定其硬实力是否强大的关键因素，而模具工业的水平则是衡量制造业水平的重要标志。中国经济的快速发展，特别是IT的发展，将IT与模具设计相结合，将会带动模具行业全体的发展，我国模具行业的前途一片光明，最终走向国际机械模具技术顶尖行列。

参考文献

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