提高模具制造技术水平 促进电气产品质量(上)
作者:电气中国记者 曹昱媛 发布时间:2014/6/16 14:42:43
  

        众所周知,随着我国模具行业的不断发展,对于模具产品的需求与要求也在逐步提高。而这样的提高带来的是对行业技术提升更大动力。模具行业已经融入了现代人的生活,生活中所有的东西几乎都是通过模具做出来的,拿电气行业来说:虽然起步很早,但都一直没有大突破,现在很多电气产品的质量也不是很好,2013年7月,正处在上班高峰期的北京地铁5号线突然发生信号故障,导致停运,大量乘客滞留车站。而同样的事件在地铁10号线也早现端倪,作为电气的应用行业,频发的地铁故障,让人们再次聚焦电气行业的安全性话题。是电气行业中的人员疏于管理,还是电气行业的产品本身就有缺陷?是技术问题还是模具的问题?

        我国模具行业本身发展较晚,且到目前仍然存在一些产业遗留问题。再随着转型升级的加快,各类问题不可避免的冒头出现。如果模具本身就存在误差,生产出来的产品就继续有误差,可谓是“失之毫厘谬以千里”,这显然对于转型期的行业来说是一种阻碍。在未来的行业发展中,技术创新自然是主要,技术提升是必要,这是行业高速发展和市场需求中最重要的条件。记者就模具存在的一些问题,采访了模具行业内的一些专家和模具厂老板。

模具行业面临的主要问题
        国际模协秘书长罗百辉近日来就模具行业面临的主要问题接受了记者的采访,并且指出主要有以下几个方面:

        首先,国际经济依旧处于低迷状态中,国内制造行业里面产生供大于求不利于市场发展的现状。因为从各国的整体需求来看,当前的模具行业的需求量并没有生产处的那么大。

        其次,随着材料价格的飙升和劳动人员的成本增高,模具的生产成本也在随之上涨。同时,行业税的负荷较重也是使得模具市场发展不快的原因。然后,企业之间的不良竞争也在逐年增长,因为竞争使得模具的质量下降,除此之外,模型的质量较以往相比,更多的模型质量最多只能算得上产能过低,因为以上的原因,所以亏损的企业也在逐年增多。

        最后,模具市场对模型设计师的要求是很高的,但是目前市场上出现的高水平人才是很匮乏的。虽然目前市场状况是不容乐观的,但是还是存在转机的。全球金融危机自开始以来到如今,根据全球模具行业中重点企业高于一般企业的实况来看,中国模协修订了相关评定细则,提高了评定标准,同时中国模协也发布了133家模具行业里地位比较高的企业以此来吸引中等水平的企业来效仿。

        一、我国还处于全球产业链分工的中低端,产品处于中低档;模具也是如此。由于市场容量缩小,模具企业竞争加剧。价格战激烈,模具产品价格急剧降低,致使企业效益下降,产品质量也受到影响。

        二、在组织模具开发、生产方面,发达国家普遍采用并行工程和项目管理等技术和管理方法,加强了对工作流的控制,缩短了模具开发周期,保证了质量。市场的紧缩影响了企业新产品的开发,特别是汽车新车型开发速度放慢,直接影响了模具的开发生产,使汽车模具占有很大比重的模具业受到很大影响。

        三、在专业化生产方面,发达国家更加普遍。专业化分工是提高生产效率,缩短模具设计制造周期和保证产品质量的必然发展趋势,它有利于突出自己的核心业务,有利于积累产品开发、生产管理及服务的经验,以在短期内提供高质量、低成本模具。

        四、在高新技术的应用方面,发达国家对各种高新技术的应用更加广泛,更加深入,水平也较高,包括数字化模具技术(三维设计、可制造性设计(DFM)、CAPP、CAM、CAT……)、成形过程模拟(CAE)技术、高速加工技术、自动化加工技术、新材料成形技术、表面处理技术、新型(多功能复合)模具技术、信息化管理技术等等。高新技术的不断开发和广泛应用使得模具的设计制造水平达到空前的高度。

        五、在新技术研发创新方面,包括成形方法的创新,成形品质改善的创新,新材料成形技术的创新等,我国还没有掌握主动权,基本上是在跟踪发达国家技术发展的进程。

国产刀具水平低
        随着数控高速切削加工技术的发展,我国汽车、航空航天、模具、能源、交通、军工等行业引进了大量国外先进的加工装备。随着这些加工设备的引进,大量先进的切削加工技术得以应用。从我国对高档刀具的需求状况来看,在模具行业内摸爬滚打很多年的模具厂老板黄先生在接受采访中说:“以航空工业为例:目前出现了以钛基和镍基合金零件为代表的难切削材料零件。这类零件的加工特点是,切削力大、切削温度高、加工硬化和粘刀现象严重、刀具易磨损。另外,近年来在民航客机上还出现了一种利用超大型整体机翼结构零件代替机翼组件甚至部件的结构。这些零件均需用实心铝合金材料,用数控机床采用高速切削加工,这样才能使零件变形小,提高功效。我国航空工业的四大主机厂近几年从国外进口了几百台高速加工机床,但由于刀具技术、高速加工技术不配套,使大多数设备实际使用的主轴转速仅在10000r/min左右,未能充分发挥设备的先进性能。以成都飞机制造公司为例,该公司所用国产刀具仅能在主轴转速6000r/min以下使用,主轴转速15000r/min时则必须全部采用进口刀具,而进口刀具价格昂贵、交货时间长,严重影响了生产。”

        在高速切削技术的发展中,刀具技术起了非常关键的作用。目前适合进行高速切削的刀具有三类:一是各种涂层硬质合金刀具,也就是在合金刀具上进行了涂层处理,增强了耐用度;二是陶瓷刀具;三是超硬材料刀具,如CBN刀具和金刚石刀具等。 
   
        我国工具工业的现状已严重制约了装备制造业的发展,记者也采访了模具行业内的多位专家。

        业内专家:首先是对刀具行业的投入严重不足。现在刀具工业的发展应是“高起点、大投入、规模化、国际化”。国际上的刀具巨头,其资产超过主机企业的比比皆是。我国刀具行业要形成少数几个企业大而强,多数企业小而专的格局。少数几家“领头羊”企业的投资规模应在10亿~15亿元人民币左右。没有这样大的投入,小打小闹,不能建成现代化的刀具企业。

        其次,希望国家从政策层面上,鼓励战略性风险投资进入工具工业,促进刀具行业的发展。如果没有这种战略性风险投资的支持,中国工具工业不可能强大起来,也不可能对现代制造业的发展真正形成有力的支持。

五金模具行业需调整
        现在,我国模具产业现阶段属于转型上升时期,近年来,由于生产力和生产要求的不断提高模具制造也提出了更高要求。因此,国内模具制造在现有基础之上应加快技术研发,以适应市场需求。多年来年模具产业不断进步,促使我国涌现出一大批龙头企业,如汽车覆盖件模具有“四大家”,模具行业已有100多家企业被授予“中国重点骨干模具企业”称号;在产业布局上,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。

        目前,管理粗放、营销水平不高、效率低下是我国模具行业存在的主要问题,这三个问题的存在,也导致了我国的五金模具行业的竞争力不强。我国的模具行业没有自己的品牌,也没有技术创新能力,在产业链的控制更无从谈起。我国的模具行业主要存在销售渠道单一性,原材料供应受到一定的制约,资源整合的意识性不是很强。

        专家表示:我国五金模具磨料行业仍处于低端发展水平,技术方面与当下市场的发展要求存在着较大差距。国内五金行业模具产业发展趋势主要模具产品应该向更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展,但是目前我国五金模具磨料行业发展面临的主要问题如下:

        一、研发力量薄弱,创新成果少研发力量薄弱与行业企业规模小,科研人员少有关,但更重要的是企业领导需要有协同创新的意识,企业领导也需要加强学习、创新观念,才能有创新成果。

        二、产能过剩问题突出棕刚玉目前产能430万吨左右,产能利用率不足百分之三十,据分会掌握的情况还有在建、扩建产能25万吨左右,必将进一步加剧过剩产能的产生。绿碳化硅产能200万吨左右,产能利用率百分之十五左右,落后产能还大量存在,企业在调整产品结构,淘汰落后产能方面动作迟缓。产品同质化严重,在电价、人力成本、原材料成本不断增加的情况下,企业只能用降低价格来摊低成本,这也是价格一直上不去的重要原因。

        三、清洁方面还存在突出问题,尤其是冶炼,磨料加工过程中废水、废气、粉尘等污染物的排放缺乏治理磨料磨具为喻为“工业的牙齿”,其在铁路建设中承担着不可或缺的角色。伴随着我国铁路建设的进一步推进,用于铁路加工的磨床、设备,以及钢轨修整的强力磨砂轮等,都面临着巨大的发展空间。

        因此,五金磨料模具行业需根据国家政策来及时调整发展导向结构,尽快满足市场需求。

制造业不发达
        “中国的制造业并不发达,我是学机械制造的,我谈一些我的体会,当我和厂里的师傅们在为了使数控机床提高一级精度而不分白夜进行调试、翻译德文资料时,当我费尽千辛万苦有没有假期和加班费、满身污垢,满手是伤,操作失败了无数次但最终第一次加工制造出精度达到预计的0.0002毫米要求的样品时,我兴奋了一阵子,但紧接着又有了失落感,因为那台加工中心的数控机床是德国造的,数控计算机部分是德国造的,加工软件还是德国造的,就连一把车刀,一个钻头,都是日本造的!除了厂房,就没有一样工具是中国制造,就连厂房也是借鉴了外国的经验,同胞们,你们不是没有接触过这个行业,也许没有深刻体会,我要加工一件精度为0.0001毫米的零件,所需的工具,就是上述外国制造的东西,这些工具的精度要比产品的精度高好几倍甚至几十倍几百倍!一把用于高精度加工的小小的钻头,都需要买日本的,一个小小的钻头,要好几千,可国内这么多优秀的人就是生产不出来,就是做不到啊。”

        上述这段话,是记者在采访中,一位学机械制造的工作人员说的,他说:“不要为会一些photoshop之类的时尚软件就沾沾自喜,一整套PRO/E正版软件要将近8000万元,很多人可能连安装都不会,更别提使用了,什么是差距?前几年上大学的时候我们在学校的大厅里看新闻,各个系的都有,当电视播放日本大学生制造了一个机器人拿到德国与德国大学生的机器人比试时,我们机械系的学生都傻了眼,那个机器人就是现在大家知道的可以双脚保持平衡自我行走的那种,不过没有外壳。学这行的我们一眼就看出它身上布满的控制器、马达、线路、镜头一闪而过,更多的是机器人不靠任何帮助自行双手翻跟头、90度鞠躬、双脚蹦跳前进,别的系的同学和老师都露出笑容,‘真好玩、太可爱了’而我们系的人除了惊讶,还有发自内心的……害怕!真正的害怕,这个差距太大了,这就是制造业,自动控制。外行人不懂这个差距有多大,我这样说:如果战事爆发,中国的制造业还与外国有如此差距,那我们就只有小米加步枪跟人家打了。这不是危言耸听,我们虽然可以逆向制造,但就像台湾买武器和大陆自己生产武器的形势差不多,所以没用的。计算机普及了,核心制造技术我们又会多少?软件更甭提了,黑客不少,可人家软件又好又便宜,你怎么竞争?搞电脑的人太多了,不要以为科幻片都是真的,实际中电脑不会打仗,真正接触的是机器。电脑差距还不是很大,打起仗来,当导弹不准、子弹卡壳,坦克熄火的时候,你还有我还有大家,就真得拿着大刀往前冲了,我不想这样,你呢?所以发展基础元器件,搞好自身的制造业,比什么都强,你看现在中国的模具、数控机床,什么不都得依靠进口?你看看中国的现状,有多少有钱人宁可买日本十年前的技术生产的轿车在同胞们面前炫耀,也不把钱投入社会,来之于民归之于民?我看到外国车时,我的心里是愧疚、对不起大家的感觉,因为我是搞制造的,可谓知道咱们祖国连汽车外壳的曲面精加工都困难更甭提发动机了,快懂点事把,醒醒吧,别再沉迷于GDP又增长了,你看看咱们制造的产品质量,心痛啊。别再像个不懂事的孩子似的围着跑车卡呢不停,拿着超薄随身听等外国造的数码产品到处炫耀了,那是人家淘汰的技术,一个国家的支柱,脊梁,是制造业。过去200年,未来我不知道,反正这个现状是不会改变的。”

模具加工中常见问题
        黄先生说:冲压模具的产品制件不合格有很多情况,如成型不良、抽芽不良、送料不顺、铆合不良等情况,其中铆合不良是冲压模具制件的最常见问题,也是冲压加工人员必须熟悉掌握的。

        要及时解决冲压模具制件的铆合不良,我们都首先应了解其原因,造成冲压模具制件的铆合不合格的因素有哪些呢?

        首先我们应了解铆合不良就是铆钉与产品结合部的缝隙过大等,其起因有很多情况,例如:一、模具闭合高度不当铆合不到位,我们可以通过调整闭合高度来解决。

        二、工件未放到位,定位偏差,调整定位即可解决。

        三、也有可能是铆合前工件不良的原因,针对以上原因,我有两点解决方法:

        1、确认抽芽孔,参考抽芽孔不良解决对策处理。

        2、确认铆合孔是否倒角,如无倒角则增加倒角。

        四、也有可能是铆合冲头的原因,有以下两种情况:

        1、铆合冲头长度不够时,需要换用长度合适之冲头。

        2、铆合冲头不符合要求,我们要按要求更换铆合冲头。

        冲压模具所生产的产品表面质量不否过关,直接决定着产品的销售和公司信誉,那冲压模具制件表面质量不合格的解决方法是什么呢?冲压制件中的表面问题主要是毛刺过大,首先我们找出问题的原因,才能很好的解决:

        一、造成制件毛刺过大的原因,有可能是模具刃口的磨损,应重新研磨模具,确保刃口锋利。

        二、造成制件毛刺过大的原因也有可能是凸、凹模的间歇不合理,间隙过大使侧面大部分为擦光带,间隙太小会出现二次剪切面,如果材料硬度太高,则应更换材料或加大间隙。

        三、冲裁搭边尺寸过小或切边材料过少时,材料会被拉入模具间隙内而成为毛边,此时必须加大冲裁的搭边尺寸或切边余量。

        冲压模具制件的表面质量问题有以上三种情况,只要找出原因,就能有针对性的解决冲压模具制件的质量问题。

        导致电火花成型机加工完成部位表面质量不合格的因素有:

        一、粗糙度不符合要求。加工完成的表面粗糙度不符合要求是表面质量异常的常见问题,电火花穿孔机一些精密部位通常要求加工出很细微的表面再采用抛光处理,如果加工得粗将会增大抛光量,影响加工形状、尺寸精度。还有一些产品是要求表面火花纹的,这就要求加工出来的表面粗糙度符合要求,整体均匀。上述的电规准选择不当和冲油因素也是产生表面粗糙度不符合要求的重要原因。另外还有电极表面粗糙度、电极材料、加工留量等因素的影响。电极表面粗糙度直接影响加工表面的粗糙度。加工时是将电极的表面复制到工件表面,因此精加工的电极通常都要抛光处理。电极材料质量差,组织不均匀,含杂质等会使加工出来的工件表面粗糙度不均匀,达不到预定要求,选择电极材料时应该根据加工部位的要求合理选用。粗加工的加工留量对精加工效果的影响很大。如果留的太少,会产生精加工修不光的现象。一般粗加工为精加工留0.15mm进行修光。大电极比小电极可适当少留一些。一些同样的型腔多个数目加工时应该及时更换电极,因为电极在加工多个部位以后,其表面质量会变差,使加工的工件表面粗糙度不一样。

        二、表面变质层过厚。放电时产生的瞬时高温高压,以及工作液快速冷却作用,使工件表面在放电结束后产生与原材料工件性能不同的变质层。一般情况下,表面变质层对加工结果的影响是不利的。尤其是表面变质层过厚,会使加工表面耐磨性、耐疲劳性大大降低,电火花穿孔机对工件使用寿命产生不利的影响。表面变质层过厚的情况一般发生在加工部位比较小的地方,因为这些加工部位放电能量很大。像加工出的部位有小的凸形的话,在粗加工中也不能使用大的电流,过大放电能量的热影响会影响工件的表面质量。

        三、积炭。积炭是表面质量异常最严重的问题,电火花穿孔机对模具零件产生破坏性的效果。它是电火花加工中放电异常的产物。引起放电异常的主要原因是电规则选择不当。一般积炭发生在精加工中,因为精加工时放电间隙小,排渣不容易。因此在调节电参数时要以观察到放电状态稳定为标准,电火花成型机在放电不稳定的情况下,应该将放电时间减短,抬刀高度增大,脉冲宽度减小,脉冲间隙增大,伺服压力减小等。粗加工中,在加工面积小时注意峰值电流不要过大。其次冲油也有很大影响。不适当的冲油方式、冲油压力使电蚀物无法顺利排出,使放电状态很不稳定而引起电弧放电。一般采用的冲油方式是下冲油,朝开口部位冲油,淋油等。冲油压力控制在接近加工的临界压力范围内,采用的火花油应该较清洁。整个加工过程中要随时监控加工稳定状况,通过看火花、听声音、观察电流、电压表来评定。对加工中的不正常现象及时采取相应措施。

模具行业需高端人才
        “我感觉现在模具行业里最大的问题不是技术问题,而是人工问题,我们现在的培训体系还不够专业,以前我的模具厂,招工都是随便贴个告示就开始招工,给工人做个简单的培训,就直接上流水线,时间长了以后,工人就变成了师傅,然后师傅再手把手的教徒弟。很多学艺不精的人就把这个行业给毁了。所以,工人的技术知识掌握不牢,没有基础知识,第二就是,现在很多模具厂的模具都是从国外进口,引进国外的先进技术,但我觉得,做这个行业的厂家很多,但厂家的规模普遍都不是很大。以前都是以家族式的工厂为向导,这几年可能有改观。这同时也就说明了第三个问题,就是工厂的定位决定了投资者的定位,投资者可能不会投高端的这一块,而且现在高端的这一块,一般投资者也不一定有这个实力和远见;现在很多模具厂主要都是订单生产,用户说怎么做就怎么做,很少有那种自主研发或者开发技术方面的人,专业性的人才很欠缺,这是第四个问题,也是最大的问题,人才不解决,要想发展就很难。”北京一家模具厂的老板在接受采访时说。“从整个现状来说。模具在国外是属于难点工种的一种,工人也还是比较需要那种专业技术比较高的,但中国的这个培训体系却不是很完整,从工人的素质来说,可能都是以经验为主,基础知识普遍都比较差,这必然成为大问题。”

        高精度、高效率、高可靠性刀具80%依赖进口,而低档刀具的生产能力又严重过剩,这就是我国机床刀具工业的现状。那么,如何才能改变这种现状呢?       

        业内专家表示:模具行业的发展需要内修外炼,首先需要做到的就是转变观念,树立长远的发展观念并制定可行的发展目标。并不断提升企业管理水平,提高管理整体效能,合理优化部门结构,避免人力资源以及时间的浪费,同时优化企业内部竞争机制,提高员工的职业素质,以点带面,推进行业品牌建设。

        在培育单体企业品牌的基础上,经统一协调,多个职能部门参与,实行区域名牌的培育工程,扶持注册、使用行业集体商标。利用品牌集聚带动效应,将企业集聚带动产业整体发展。

        而且,通过和相关科研机构、院校联络,积极推动企业加强与相关科研机构、院校的合作,形成集产、学、研、检为一体的公共技术服务检测平台;搭建标准化信息平台,使相关技术机构、各企业标准化专家成立标准化信息研究小组;鼓励扶持企业参加各类博览会、洽谈会,创立会展品牌,建立企业营销平台,共享联盟营销资源;推动人才强区建设,整合各企业人才、技术优势,利用龙头企业和模具检测中心资源,组建模具行业技术开发中心,帮助企业实现转型升级。

企业须在合适时机转型
        虽然我国模具行业发展保持了良好的势头,但是中国的模具产业长期进行价格大战,致使行业长期徘徊在世界模具产业的低位,中国的模具产业必须从转变竞争方式着手,改变中国模具产业的低端状况。

        中国从事模具生产的企业很多,各大企业都存在产能过剩,库存积压的问题,为了有效提升销量,所以企业纷纷就降低价格。你降价,我也降低,价格的降低让模具产业陷入困境,企业的利润一再被压缩,整个市场变得混乱无章。价格战属于恶性竞争,长期下来,会严重影响整个模具行业的发展。中国的模具企业应该进行产品的科技含量提升,从目前的价格战转向科技的竞争。

        在整个发展过程中,相关行业及企业需登高望远,潜下心思,狠抓新技术、新工艺方的研究,逐步形成有分工、有协作、多领域、全方位的科研开发格局,推出具有自主知识产权的模具产品。从目前单纯抢占市场份额不盈利,变成共同分享市场共同获利。相信中国企业在转变竞争方式以后,企业的生产水平能够大幅度提升,有效摆脱恶性竞争,让模具产业更上一层楼。

        我国铸造模具的生产仍将获得主要来自国内汽车工业的强劲推力,随着中国汽车工业的不断强大,其定会取得更加辉煌的成就。在当前的经济全球化浪潮中,国际分工正在形成。许多外商基于成本的压力,大量在中国采购铸造模具和在中国设立铸造模具生产基地。

        行业发展的推动力中除了高新技术的研发与产出和国际支持等这些硬性标准之外,更重要是市场需求。市场一个行业发展最原始、最强大的动力,哪里有需求那里就会有市场。目前,对于我国的五金铸造模具行业来说,市场仍然是其发展的强大动力,而且是国内外市场。

        模具产品向大型、精密、复杂及集精密加工技术、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体的向新衩术专用工艺装备的方向发展;模具企业生产向管理信息化、技术集成化、设备精良化、制造数字化、精细化、加工高速化及自动化方向发展企业经营向品牌化和国际化方向发展;行业向信息化、绿色制造和可持续方向发展。

        模具产业要从过去主要依靠规模扩张和数量增加的粗放型发展模式,向主要依靠科技进步与提高产品质量及水平为重点的精益型发展模式转变,从以引进消化吸收国际先进技术为主的发展模式向引进消化吸收和提高自主创新能力并重的发展模式转变;从以技能型为主的行业特征向以技术型和现代企业管理型为主的行业特征的转变;大力推进创新驱动的发展方式,积极培育和发展新的增长点。

        要大力发展现代制造服务业,积极稳妥地延伸发展以模具制造为核心的上下游产业链,支持模具产业集聚地建设,注意与模具制造业相协调的合理布局,逐步形成优势互补、协调发展的产业格局。

        模具业的高速发展给予制造业强有力的支撑,模具可带动其相关产业的比例大约是1:100,即模具发展1亿元,可带动相关产业100亿元,模具是推进装备制造产业转型发展和升级的关键支撑;同时,制造业的高速发展又促进了模具工业的发展。在汽车行业领域,模具装备是汽车产品的升级换代、节能环保型汽车的研发生产和汽车自主品牌发展推进的重要保障。在家电领域,家电零件成型依靠扳金冲压、塑料、发泡、吸附等各类模具,模具制造的水平是实现我国家电转型升级(如低噪音、节能节水,多间室)的技术保证。在航空装备领域,钣金装备、飞机内饰件模具成套技术的研究开发及产业化对航空制造、减轻飞机的自重、节约燃油等具有关键作用。在电子专用装备及新兴产业配套领域,如IT模具中电脑周边模具、媒体数码产品模具、光电通讯产品模具、网络产品模具、钟表礼品模具等的需求越来越大。在医疗器械制造领域,精密、超精密模具具有举足轻重的地位。在轨道交通领域,动车组走行核心部件超高速(300公里以上/小时)精密轴承模具核心技术、铁路重载货车和城市轨道交通车辆用轴承、齿轮传动装置、高速动车组用齿轮箱精密铸造模具等是轨道交通发展的必需。

        中国经济的发展日进千里,中国已经初步建立起了一个完整的工业体系,这个庞大的工业体系的正常运行,离不开铸造模具产业的支持。

        业内人士认为,我国铸造模的制作水平和能力有了大幅提高,模具质量与国际水平的差距不断缩小。优质低价驱使国外采购量剧增,巨大的海外模具市场的需求对中国模具产业起到了极大的推动作用。

        有了市场,我国的铸造模具产业形同在中国铸造模具产业内部装了一台功率极大的发动机,它将驱动我国的铸造模具产业不断的发展,将带领我国五金铸造模具产业更好的发展。并且五金模具的发展将会给模具整个行业带来转型期中最重要一个环节的飞跃,将会提速转型。