【正文】 1 DVD 注塑模具設(shè)計 第一節(jié)、 前 言 作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的模具，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè) —— 機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用 電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機、汽車、摩托車、拖拉機、電機、電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占 80%以上；在電腦、電視機、攝像機、照相機、錄像機、傳真機、電話及手機等電子產(chǎn)品中占 85%以上；在電冰箱、洗衣機、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占 95%以上。 我國模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計和制造水平，取 得顯著的經(jīng)濟效益。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進步極大地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。 據(jù)各國報導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”， 如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“ 金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機”?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 第二節(jié)、 我國模具行業(yè)發(fā)展概述 近年來，我國模具行業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭，這種勢頭是否還會延續(xù)下去，這是業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的問題。筆者認為，我國模具行業(yè)盡管面臨著在中低端產(chǎn)品領(lǐng)域國內(nèi)企業(yè)競爭日趨劇烈以及在中高端產(chǎn)品領(lǐng)域國外或外資企業(yè)壓力日益增大的局面，但經(jīng)過近年 來的持續(xù)發(fā)展，實力已大大增強，完全有能力變壓力為動力，繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展 。 2 一、 有利因素 優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國家產(chǎn)業(yè)政策和有關(guān)配套政策導(dǎo)向之下，近年來已有不少地方相繼出臺了一些支持當(dāng)?shù)啬＞吖I(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動，都已收到很好的效果。同時，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的繁榮。隨著各地之間交流活動的日益頻繁，相信對模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來的良好的發(fā)展環(huán)境將有進一步發(fā)展。 模具行業(yè)內(nèi)部體制改革和機制轉(zhuǎn)換加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)漸趨合理，并且加強了管理，提 高了水平。為了適應(yīng)形勢，我國模具行業(yè)近幾年來加快了體制改革和機制轉(zhuǎn)換步伐，“三資”和民營企業(yè)已占行業(yè)主導(dǎo)地位，裝備水平和產(chǎn)品水平有了較大的提升，管理有了很大進步。許多企業(yè)已應(yīng)用了 CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)、三維設(shè)計技術(shù)、 ERP和 IM3等信息管理技術(shù)以及高速加工、快速成型、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等許多高新技術(shù)，不少企業(yè)已提出了“生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品品牌化、企業(yè)現(xiàn)代化、市場國際化”等企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。通過各種質(zhì)量體系認證的企業(yè)一年比一年多。 規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)展迅速。在“小而精?！钡膶I(yè)化不斷發(fā)展的 同時，近年來，規(guī)模效應(yīng)已被愈加重視。除了把企業(yè)做強做大，使規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益之外，模具集群生產(chǎn)也不斷顯示其優(yōu)越性，因而“模具城”、“模具園區(qū)”、“模具生產(chǎn)基地”等各種集群生產(chǎn)形式在全國迅速發(fā)展。據(jù)不少企業(yè)反映，集群生產(chǎn)與分散生產(chǎn)相比，至少有下列好處：市場更廣闊了，協(xié)作更方便了，生產(chǎn)成本降低了，相互交流多了，優(yōu)惠政策享受到了。目前全國年產(chǎn) 1 億元以上模具的企業(yè)已有 40多個，超過 3000 萬元以上的企業(yè)已有 200 多個，具有一定規(guī)模的“模具城”已有近十個，正在建設(shè)或正在籌建的還有十多個。這些模具集聚生產(chǎn)基地的建設(shè)，對我 國模具工業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進作用。 許多企業(yè)開始認識到了“品牌”和“專利”的重要性，自主創(chuàng)新的資金投入力度和 能力不斷提高。長期以來模具一直處于“后方”和“被動”的地位，因此也很少有 “品牌”和“專利”。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，近年來企業(yè)越來越重視“品牌”和“專利”。有些企業(yè)已認識到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會了解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達到 5%左右，個別企業(yè)甚至達到 8%至 10%。 模具技術(shù)含量不斷提高，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品的模具越來越多。據(jù)了 解，目前已被國家有關(guān)部門列入《中國高新技術(shù)產(chǎn)品出口目錄》的已有四種模具。其實已經(jīng)有不少模具的技術(shù)含量超過了這四種模具，例如汽車零部件級進模具、精密多工位級進模具、轎車大型復(fù)雜覆蓋件沖壓模具、自動化汽車內(nèi)飾件澆注模具、高強度板熱壓成型模具等。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，越來越多的模具生產(chǎn)企業(yè)被各級政府有關(guān)部門認定為高新技術(shù)企業(yè)。據(jù)中國模協(xié)初步統(tǒng)計，目前模具行業(yè)國家級高新技術(shù)企業(yè)有 7家，省、市級高新技術(shù)企業(yè)已有近百家。 國際模具資本向我國轉(zhuǎn)移的趨勢十分明顯，模具出口前景很好。由于我國模具特別是中、低檔模具在國際市場上 存在著較大的價格優(yōu)勢，有的模具價格甚至只有國際市場的幾分之一，再加上我國有較低廉的優(yōu)質(zhì)勞動力資源及較好的技術(shù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)配套設(shè)施，因此近年來外商在我國模具行業(yè)的投資額一年比一年大，到我國采購模具的跨國公司也越來越多。 3 二、 不利因素 雖然我國模具行業(yè)已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具方面，仍舊供不應(yīng)求。因此，每年尚需大量進口。 現(xiàn)階段模具原材料價格和人員工資不斷上漲，但 模具價格卻不漲反落，致使模具企業(yè)利潤不斷下降，部分企業(yè)出現(xiàn)虧損，虧損額增大。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會對全國 270 個主要模具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查， 2021 年產(chǎn)值利潤率比上年下降了 個百分點，銷售收入利潤率比上年下降了 個百分點。全國規(guī)模以上企業(yè)全年虧損額 2021 年達 億元，大幅增加 【 7】 。這一趨勢，還在延續(xù)。 對外資的依存逐年增大。我國加入世貿(mào)組織已過 6 年，外貿(mào)高速發(fā)展，我國經(jīng)濟對外貿(mào)的依存度從 30%上升到 70%。同時，近年來，正是外資大量進入我國的時期，隨著對外開放政策的不斷擴大和深化，外資在我國模具行業(yè) 的投資也越來越多，致使對外資的依存度也逐年增大。例如廣東省是我國模具第一大省，其產(chǎn)能約占全國的 40%左右。該省的模具產(chǎn)能中，外資企業(yè)已占 60%左右，合資企業(yè)約占 10%左右。該省模具出口約占全國的 50%左右，其中由外資、合資企業(yè)出口的也占其出口量的多數(shù) 【 7】 。對外資和外貿(mào)依存度大，會對行業(yè)安全，乃至整個國家的經(jīng)濟安全產(chǎn)生重大影響。 人才緊缺日益突出。雖然近年來我國模具行業(yè)職工隊伍發(fā)展迅速，估計目前已達近百萬人，但仍然跟不上行業(yè)發(fā)展需求。一是總量不足，二是素質(zhì)不夠，適應(yīng)不了行業(yè)發(fā)展的需求。根據(jù)有關(guān)資料，全國模 具行業(yè)從業(yè)人員約缺口 30 萬～ 50 萬人，其中工程技術(shù)人員約占 20%。目前尤其緊缺的是高素質(zhì)和高水平的模具企業(yè)管理人員和中高層技 術(shù)人員及高級技術(shù)工人。 市場競爭加劇。我國模具市場競爭在不斷加劇，其表現(xiàn)是模具產(chǎn)品價格連年走低。中高檔模具市場上主要是我國重點骨干企業(yè)與境外企業(yè)及境內(nèi)“三資”企業(yè)的競爭，中低檔模具市場上主要是民營企業(yè)之間的競爭。有的已經(jīng)是進入無序狀態(tài)，到了擾亂正常市場秩序的地步。由于過低價格所必然造成的低質(zhì)量，已嚴(yán)重影響一些企業(yè)的生存，迫使某些企業(yè)加速調(diào)整其定位，少數(shù)企業(yè)面臨被淘汰局面也是不足為 奇的。 雖然近幾年模具出口增幅每年大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車企業(yè)的高速發(fā)展帶來了對模具旺盛需求，有些高檔模具國內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進口，但也確實有一些國內(nèi)可以生產(chǎn)的模具也在進口，這與我國現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項目審批制度有關(guān)。二是對模具出口鼓勵不夠。 當(dāng)前全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)模不斷加大，速度也不斷加快，并正向深度和廣度延伸，而我國的模具制造業(yè)正是承接轉(zhuǎn)移的較為理想之地。加之“十一五”期間，國 家將繼續(xù)大力支持我國模具工業(yè)的發(fā)展，在多重有利條件下，我國內(nèi)模具行業(yè)的未來將展現(xiàn)出一派美好景色。 4 第三節(jié)、 21 世紀(jì)模具發(fā)展趨勢 加入 WTO 后的中國，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報告，中國已成為世界第一制造大國。目前，在參與世界產(chǎn)品市場的激烈競爭下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水 平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如：日本汽車、計算機、電視機、手機等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國際市場占有優(yōu)勢地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。 為了解決高精度、長壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢主要有如下三方面： 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的 45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有 CrwMn、 Cr1 Cr12MoV 和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有 65N 012A CG LD、 GD、 GM 等；常用新型熱作模具鋼有美國 H1瑞典 QRO 80M、 QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（ PSM B30）、時效硬化型鋼（ P2 PMS、 SM日本 NAKS5 等）、熱處理硬化型鋼（ MnCrWV、日本 SSTAR、瑞典一勝百 S136 等）、粉末模具鋼（日本 DEX40 等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（ YG YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（ TLW50、 GW50等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢是：滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如 TD法）發(fā)展；由一般擴散向 CVD、PVD、 PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有： T:C、 T:N、 T:CN、 T:AN、CrN、 Cr7C W2C 等， 同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視 【 9】 。 當(dāng)代模具的設(shè)計與制造技術(shù)廣泛采用計算機輔助設(shè)計與制造（ CAD/CAM），設(shè)計過程程序化和自動化，使用程序、模擬成形過程、采用交互式設(shè)計方法，發(fā)揮人和計算機的各自特長。數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計人員擁有大量資料和信息。設(shè)計與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計中的反復(fù)修正改變。 先進設(shè)計和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模具并且保證模具有足夠長的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。模具設(shè)計與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面： （ 1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國 Delcem 公司的系列化軟件就包括了曲面 /實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料 模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體 CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括： UG、 CATIA和 PRO/E 等。 （ 2）快速原型法和快速制模技術(shù)（ RPM/RMT） 該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來的又一次革命，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動 5 作用。它是一項集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進制造技術(shù)，其突出特點就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的 CAD 數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實體。 RPM 技術(shù)與 RMT 技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具 技術(shù)進一步深入發(fā)展的方向。 RPM 技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用 RPM/RMT 技術(shù)從模具的概念設(shè)計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3 和成本的 1/4左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國 DTM 公司的 Rapid Tool專利技術(shù)，它能在 5～ 10 天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件 5 萬件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。 （ 3）高速銑削技術(shù) 高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工 方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的 5～ 10倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點，因而在模具加工中日益受到重