浅析我国模具技术现状与发展趋势

2018-02-15王称

建筑机械 2018年7期

王称

（天津轻工职业技术学院，天津 300350）

1 模具技术现状

1.1 我国模具行业的总体现状

“模具是工业生产的基础工艺装备”已取得了共识，在电子、汽车、电视、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零件都是依靠模具成型，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能，是其他加工制造方法不能比拟的，也是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前我国中低档模具已供过于求，而以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高技术含量模具自给率还较低，只有60%左右，有很大一部分仍依靠进口。2009年至今，我国每年进口模具约20亿美元，多为高档精密模具，而出口模具以中低档为主，技术含量和附加值都较低，故我国模具技术与国外优先发展的日本、德国相比还存在一定的差距，但是随着近十几年来的学习，我国模具行业机遇和挑战并存，朝着更好的方向发展。

1.2 高校模具专业现状

近年来，我国模具工业快速发展，模具技术在各个领域得到广泛应用。模具是制造业的根基，模具产业的水平是一个国家制造业水平的标杆。而高校模具专业培养了模具行业设计、制造、管理、服务的一线高技能人才，在模具高技能人才培养方面起着关键作用，肩负着不可推卸的责任。随着高职教育的改革与发展，在国外职业教育借鉴与引入的背景下，高校模具设计专业亟须进行改进和提升。目前，各职业院校该专业设置较多，但培养出的人才不能毕业后马上承担技术性较强的相关工作，需要经过企业的培训和师傅教授才能到岗，且至少需要10年的时间才能经验成熟。应用型模具设计人才培养在我国是1种正在发展中的教育类型，为应用型模具设计人才进行一定的实践培养是非常重要的。

目前，我国为了构建应用型模具设计人才培养体系，在各大高校组织了关于应用型模具设计人才培养的创新实践，其目的就是进一步提升应用型模具设计人才在社会中的就业率，从而在不断培养应用型模具设计人才的同时，还能够促进各大企业的发展。然而，应用型模具设计人才设计实践教学还存在问题，例如实践教学方法不能体现应用型人才的培养需求。笔者将进一步分析应用型人才培养的模具设计实践教学存在的问题，并提出对策。

2 模具技术影响因素分析

从技术角度来看，中国的模具设计加工和制造技术正在赶超国际水平，企业管理技术接轨于国际水平，但中国模具行业企业仍需努力学习，牢牢掌握世界模具技术的发展方向，充分发挥主观能动性，脚踏实地、充满信心地创造美好的未来。现从以下3个方面因素进行简要分析。

2.1 软件设计技术

模具的设计和制造是集成设计、制图、规划制造工艺、生产加工等于一体的工作过程，CAD联合CAPP及CAM软件技术在模具设计和制造中的应用，有效减少了模具设计和制造所耗时间，为模具的数控加工奠定了技术基础。模具本身型腔大多是曲线或曲面的，由于这个特征，关于模具的设计和制造往往是整体的、全面的，所以在设计和建模时采用CAD技术，在模具制造工艺中采用CAPP软件，在虚拟制造过程时采用CAM技术，在生产加工中采用数控技术。最近几年，随着CAD技术、CAPP和CAM等商用应用软件的不断发展和广泛应用，计算机不再局限于设计模具和编制数控程序之中，也被运用于模具成型和销售之中。由此可见，关于计算机技术或应用软件在模具设计和制造中的应用研究值得关注，其发展前景不容小觑。CAD技术应用于模具立体模型设计，CAPP软件应用于模具制造工艺规划，CAM软件应用于模具设计和制造的技术路径选择，CAD联合CAPP及CAM软件技术在模具设计和制造中的应用，有效减少了模具设计和制造所耗时间，释放了相关人员的劳动压力，为模具的数控加工奠定了技术基础。

2.2 硬件技术

近年来，中国模具制造业一些骨干企业先后引进了高速铣床和高速加工中心，并在模具加工中发挥了重要的作用。但不同类型的模具有不同的加工方法，同类模具也可以用不同加工技术去完成。模具加工的工作主要集中在模具型面加工、表面加工和装配，加工方法主要有精密铸造、金属切削加工、电火花加工、电化学加工、激光及其它高能波束加工，以及集2种以上加工方法为一体的复合加工等。例如，当前国外高速加工机床主轴的最高转速已超过100000r/min，快速进给速度可达120m/min，加速度可达1～2g，换刀时间可提高到1～2s。这样可大幅度提高加工效率，并可获得Ra≤1的加工表面粗糙度，可切削60HRc以上的高硬度材料，给电火花成形加工带来挑战。随着主轴转速的提高，机床结构及其所配置的系统及关键部件和零配件、刀具等都必须配合，令机床造价大为提高。中国进口的高速加工机床主轴最高转速在短期内仍将以10000～20000r/min为主，少数会达到40000r/min左右。虽然向更高转速发展是必然方向，但目前推广应用还存在着一定的局限性。所以说，模具技术的发展离不开有效的硬件设备匹配。目前，一些小型的模具企业局限在中低端的模具技术水平，没有引进先进的模具设备，导致工作效率和自动化程度低，精密化和大型化更是达不到，从而设备的加工稳定性和易操作加工及表面完整性上存在差距。此外，我国当前还缺少高性能综合技术专家系统的研发。

2.3 人员因素

目前中国各地模具企业普遍遇到了人才短缺的问题，人才短缺已成为制约模具技术水平进一步提高、模具行业进一步发展的瓶颈。招聘企业对机械、电子类人才的需求一直居高不下，其中模具类职位更是名列前茅，模具技术人员前途一片光明。在装备制造业的带动下，中国模具工业在近5年间发展迅猛。这一行业不断有新兴企业，如港资、台资企业和外资企业加入进来，而原来的企业也在追求更大发展，同时模具技术水平不断提高，这些对模具人才有了更多、更高的需求。专家分析认为，中国目前的模具人才培养满足不了模具行业快速发展的需要：中国职业教育培养出来的机械设备操作工，往往不具备模具设计与制造、编程的能力；而高校培养出的学员理论水平较高，但由于软硬件设施的限制，实际技能不够，不能满足模具企业的实际需要。此外，模具行业的人才需要经验积累，一般的模具设计学习需要2-3年，而1名可以独立设计模具的优秀设计师要有10年左右的从业经验，对于刚入行的初学者是枯燥和艰苦的，常常半途而废，导致技术人才严重不足。

3 模具技术发展建议

3.1 加强职业教育专业发展

模具设计专业学生除了要掌握基本的操作能力之外，还要不断增加一些较为复杂化、多元化的操作能力学习。只有在这样的情况下，才能不断提高模具设计专业学生的实际操作能力。加强职业教育专业发展可以在以下方面努力：（1）增加与实践教学相符合的技能实验培训。改变单一的教学模式，逐渐增加实验教学法案例分析法，增设综合性和创新性实践。通过对应用型人才培养模具设计实践教学改革存在问题的研究得知，在模具设计实践教学过程中，一些学校以一门课程为主进行考核，很少会将多种实践课程进行综合实践。（2）增强校企合作，校企合作是对应用型人才培养模具设计实践教学改革的重要途径。把学生送入企业和模具技术工人一起参加模具设计及制作过程实践，零距离接触模具企业的文化、更多的模具结构和生产中遇到的问题，可以增长见识、开阔眼界。（3）加强对应用型人才培养的模具设计实践教学改革，这不仅是社会企业的发展需求，还是学生及高校发展的需求。随着社会的快速发展，企业间的竞争日益激烈，企业对应用型人才的需求非常大。基于此，对于模具设计专业应用型人才的培养，应不断通过实践教学改革进一步实现。即实践教学内容的改革、改变实践教学方法，增设综合性和创新性实践、启发式教学、校企合作等。只有在教学改革下，模具设计应用型人才才会得到好的发展与进步，并适应社会及企业的发展需求。

3.2 加强管理，建立健全模具技术人才培养机制

机械行业中常说的“3分技术7分管理”说明了管理的重要性。模具企业中现代企业制度和各项创新机制的建立和运行，既是管理技术的核心，也是模具制造成功和企业发展的保障。模具企业应该适当提高模具人才的待遇，能招来人并能留住人，并且建立有效的培训制度，保证自己的人才长期的成长下，带动其他员工一起进步成长。要认识到“企业培养的是模具人才，而不是竞争对手”。作为模具技术人员，最好是在资金、人脉、技术都有了一定基础之后，特别是有了稳定的客户之后再来创业比较好。想先把摊子铺起来再去找客户，往往会非常困难，一旦出现问题，资金链断掉就难以为继了。

3.3 创新模具设备的应用

模具从业人员在日积月累的工作中，应积极培养创新意识，总结日常硬件设备使用过程中的不足，积极提出创新思路，改变以往设备的工作路径或原理，与软件更好的结合，使之发挥更好的功效。不断提高设备的工作的效率、自动化程度和加工的表面完整性；积极在设备的精密化和大型化、加工稳定性、容易操作及优良的性能价格比上下功夫；逐步改良完善，以满足不同要求的高效节能及反电解等新型脉电源的研发，电源波形检测及其处理和控制技术的发展。

4 模具技术的发展趋势

未来模具的发展主要向“4化”方向发展：

（1）高精密化。

随着最近几年的不断学习，我国的模具行业得到了飞速发展，发展了一批专门从事高精度模具制造的公司。意识到尺寸的精度是制造高精密高质量、高科技含量产品最重要的因素。要做高精密模具，不外乎有设备和人才2个重要因素，但目前我国在最精密的领域跟国外还有一定距离。毕竟，对于我国而言，制造业是一个国家综合国力的体现，因此国家给与了高度的重视，不远的将来定会实现超越。

（2）自动化、智能化。

自动化、智能化是提高效率的保障，随着各种配合模具生产的自动化设备（主要是机械手）的普及，以及模具内部标准件的智能化程度提升（主要是热流道），模具生产的效率越来越高了，而且会朝着更高、更好的境界发展。未来的发展应该是一个工厂只有几个人，其余全是机器、电脑。以后的工厂只有3种人：管理人，技术人和机器人。

（3）新型化。

随着技术革新，让原来的很多不可能变成了可能，很多原来很复杂曲折的方式变得很简单。这些都是模具行业新的机遇与挑战，具体来说，是模具设计师们的机遇与挑战。能否掌握新型模具设计与制造技术，是一家模具企业生存的命脉。掌握模具高新技术需要深厚的设计和制造底蕴，这些高新技术也成为公司打品牌的资源，争取更优质客户的筹码。现在的战争是无硝烟的技术之战，血拼价格不如血拼技术。只要在技术上创新，做到模具新型化，即使价格高一些也会有大量的客户，这就是品牌的力量。模具永远都是以技术和质量取胜的行业。

（4）融合化。

融合化即产品研发与模具高度融合。这个趋势也是必然的，这种改变是比流水线代替全能模具师傅更能影响制造业模式的一种改变。简单而言，就是模具设计师和产品研发融合成一个新的岗位，一个能够负责整个产品从外观到机构、再到模具、到模具加工、模具生产、产品组装一系列工作的全新的岗位，成为制造业绝对的核心。