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罗百辉,金模网(gmold.info)CEO、深圳市金模整合营销顾问有限公司董事长、模力时代会议展览(深圳)有限公司总经理、美国格理专家团资深投资顾问、国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务副会长兼秘书长、深圳市模具技术学会专家委员、深圳市管理咨询行业协会会员、华通咨询公司特聘培训专家、《国际模具机械产业》杂志社长,多家工业媒体专家顾问/编委、价值中国最具影响力百强专家、中国谋士联盟实战派谋士,国内“段位式”新概念管理创导者,清华大学盛景商学院MBA,制造业资深职业经理人。

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我国模具产品技术升级发展方向  

2011-02-16 16:13:03|  分类: 国际制造产业研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  当前全球制造业转移的规模不断加大,速度也不断加快,并正向深度和广度延伸,而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。加之“十二五”期间,国家将继续大力支持我国模具工业的发展,在多重有利条件下,我国内模具行业的未来将展现出一派美好景色。

  一、我国模具产业发展基础环境分析

  随着发达国家将国家将制造业纷纷向我国转移,我国模具业迎来新一轮的发展机遇。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉预测,在外资的带动下,到2015年,我国模具产值将达到2500亿元。此外,汽车、家电、IT等相关行业的高速增长,亦为模具业带来新的市场的需求。但我国模具企业还存在低档模具过剩,高档模具供不应求,甚至依赖进口的现象。因此,模具企业必须找准自身的不足,克服六大制约因素,走上良性发展的轨道。

  一是在材料选用上由于受价格限制,国家模具材料多采用相对便宜材料作精密热处理,国外采用的模具材料在耐磨、耐腐蚀及抛光亮度等综合性能地均优于国产材料。这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。

  二是在生产工艺上,不少厂家由于设备不配套,很多工作依赖手工完成,严重影响了精度和质量。

  三是国内企业的模具设计体系仍然处在引进、消化和吸收的初级阶段,尚未形成成熟的理论指导和设计体系。

  四是缺乏模具调试条件。国内模具企业因受交货期短、试模具场地设备的局限,通常在用户处试模,难以调试出最佳状态,给用户造成大量的损失和浪费。而国外一些发展较好的企业都拥有自己的试模场所和设备,可以模拟用户的工作条件,所以能在最短的时限达到很好的效果。

  五是经营管理落后,需求一步转换经营机制。目前,我国仍有许多大中型企业的模具车间(分厂)是封闭的,专业化、商品化、市场化程度很低。

  六是缺乏合作意识,闭门造车现象严重。我国模具生产企业习惯埋头搞生产科研,缺少与用户、设备供应商、原料供应商的沟通与合作,这使得生产出来的模具产品适应力差,造成用户使用上的不便。

  当然,模具产业的快速发展也促进了当地经济的繁荣。随着各地之间交流活动的日益频繁,对模具行业发展有利的政策,将进一步改善国内模具制造业发展环境。据罗百辉介绍,近年来余姚、大连、黄骅、重庆、益阳等地方在国家产业政策和有关配套政策导向之下,相继出台了一些支持当地模具产业发展的优惠政策,优惠政策为模具产业提供了良好的发展环境,已收到很好的效果。

  1、机制转换加速,结构渐趋合理

  为了适应形势,我国模具行业近几年来加快了体制改革和机制转换步伐,“三资”和民营企业已占行业主导地位,装备水平和产品水平有了较大的提升,管理有了很大进步。许多企业已应用了CAD/CAM/CAE一体化技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术,不少企业已提出了“生产专业化、产品品牌化、企业现代化、市场国际化”等企业发展战略。通过各种质量体系认证的企业一年比一年多。

  2、规模经济效益,集群发展迅速

  在“小而精专”的专业化不断发展的同时,近年来,规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大,使规模经济产生效益之外,模具集群生产也不断显示其优越性,因而“模具城”、“模具园区”、“模具生产基地”等各种集群生产形式在全国迅速发展。据不少企业反映,集群生产与分散生产相比,至少有下列好处:市场更广阔了,协作更方便了,生产成本降低了,相互交流多了,优惠政策享受到了。据罗百辉调查显示,目前全国年产1亿元以上模具的企业已有40多个,超过3000万元以上的企业已有200多个,具有一定影响力的“模具城(园区)”已有近50个。这些模具集聚生产基地的建设,对我国模具工业的发展起到了积极的促进作用。

  3、重视品牌专利,加强创新研发

  许多企业开始认识到了“品牌”和“专利”的重要性,自主创新的资金投入力度和能力不断提高。长期以来模具一直处于“后方”和“被动”的地位,因此也很少有“品牌”和“专利”。随着市场经济的发展,近年来企业越来越重视“品牌”和“专利”。有些企业已认识到了创新研发的重要性,投入力度提高很快。据中国模具工业协会了解到的情况,近年不少企业在创新研发方面的投入与销售收入的比例达到5%左右,个别企业甚至达到8%至10%。

  4、高新技术走俏,模具人才紧缺

  模具技术含量不断提高,属于高新技术产品的模具越来越多。据了解,目前已被国家有关部门列入《中国高新技术产品出口目录》的已有四种模具。其实已经有不少模具的技术含量超过了这四种模具,例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。随着高新技术的发展,越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。据中国模协初步统计,目前模具行业国家级高新技术企业有7家,省、市级高新技术企业已有近百家。

  人才紧缺日益突出。虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速,估计目前已达近百万人,但仍然跟不上行业发展需求。一是总量不足,二是素质不够,适应不了行业发展的需求。据罗百辉调查,全国模具行业从业人员约缺口30万~50万人,其中工程技术人员约占20%,目前尤其紧缺的是高素质和高水平的模具企业管理人员和中高层技术人员及高级技术工人。

  5、外贸逆差增大,出口前景看好

  我国模具出口目的地最多的国家和地区依次为香港、美国、日本、德国、印度,出口模具以出口货源地分主要来自广东、浙江和江苏,其次为上海、山东、天津、福建、辽宁、北京和吉林;模具进口货源地最多的国家地区依次为日本、韩国、德国、台湾省、美国,进口目的地最多的是广东、江苏和上海,其次是天津、北京、辽宁、吉林、福建、山东和浙江、湖南、江西等地。

  虽然我国模具行业已经驶入发展快车道,但由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面,与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距,所以还不能满足我国制造业发展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面,仍旧供不应求。因此,每年尚需大量进口。

  另外,中央一系列提振内需的刺激计划也给模具市场带来机遇。有观点指出,如何在汽车、航空、医疗器材、新能源方面有所建树,抓住4万亿元总投资建设项目的商机,把国家战略、新兴产业都变成模具行业实实在在的订单,还需要细分市场,锁定目标客户,多元化经营,以模具制造为核心,延伸产品链,积极为模具下游产业提供装备、产品,满足不断增长的市场差异化。

  随着改革开放,全球制造业重心向中国转移,为中国模具行业发展提供了强大动力,也对国内模具制造商提出了越来越高的要求。罗百辉认为,当下中国模具制造企业必须着眼提高产品档次和降低制造成本,实现从“模具大国”向“模具强国”的战略转变。

  尽管我国模具规模仅次于日本和美国,但大多集中在中低档领域,技术水平和附加值比较低,相反很多中高档模具还依赖进口。未来拼的是产品的核心竞争力,国内国外都一样,中国模具行业要发展下去,恐怕我们企业和政府都需要在技术研发创新上下狠工夫。罗百辉分析指出,“模具行业要注意结构调整,大力发展高附加值的产品,走精、专、强路线,在‘蓝海'中创造新的增长点。”

  二、我国模具产品技术升级发展方向

  在当今制造业快速发展的前提下,中国成为模具制造大国,国内模具业得到迅猛发展。2010年,模具业销售额已超出1120亿元。更为重要的是,我国模具产业不仅规模庞大,而且档次也越来越丰富。据罗百辉介绍,目前,大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了35%以上,大型级进模长度已超过3m,汽车覆盖件模具已能生产B级车整车模具;精密模具加工精度已能达到0.5微米;精密级进模具可在2000—2500次/分钟以上的高速冲床上使用;塑料模精度达到了微米级,适应了IT产业发展的需求;单套重量达120T、直径达4米的轮胎活络模具成为最大型的模具等;热流道模具和气辅模具有的已达国际水平;在CAD/CAM技术得到普及的同时,CAE技术应用越来越广,CAD/CAE/CAM一体化技术得到发展,并取得较好成果;模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,专利数量增多。

  多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求和寿命要求极高,主要为IT电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、手机外壳等配套。罗百辉分析认为,IT模具在国内已有相当的基础,并已引进了国外先进的技术和设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有一定差距,总量也供不应求,进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚100以上及间隙0.2mm以下的引线框架配套、为精度5mm以上的精密微型连接件配套、为直径1.6mm以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。罗百辉表示,今后模具产业发展的重点是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具,另外由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,出口前景好的模具产品也将成为发展的重点。

  罗百辉表示,模具种类繁多,技术要求各异,“十二五”期间模具技术应向产业化方向发展,广泛推广应用六大关键技术作为模具产业技术的发展指南。

  1、模具数字化设计制造及企业信息化管理技术

  模具数字化设计制造及企业信息化管理技术是国际上公认的提高模具行业整体水平的有效技术手段,能够极大地提高模具生产效率和产品质量,并提升企业的综合水平和效益。以大型、精密、复杂模具为代表的高技术含量模具,目前大量进口,进口模具占据了国内中高端模具市场的50%左右。这类高技术含量的模具,与国际先进水平相比,我们尚有5-10年左右差距。差距主要表现在精度、寿命、制造周期及使用稳定性和可靠性等方面,模具数字化设计制造技术的落后是造成产品落后的最主要原因之一。

  这项技术目前在国内虽已有不同程度应用,但高端软件主要依靠进口,国内开发能力弱,应用水平低。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:模具优化设计与CAD/CAM/CAE一体化技术,尤其是三维设计和计算机仿真模拟分析技术、模具模块化、集成化、协同化设计技术;模具企业ERP、PDM、PLM、MES等信息化管理技术;快速成型与快速制模技术;虚拟网络技术及公共服务平台的建立等。通过这些关键技术的突破,可极大地提高模具企业自主创新能力和市场竞争力,有效提高高技术含量模具的国内市场满足率,并能大量出口,从而提高我国模具行业的整体水平及企业效益。

  2、大型及精密冲压模具设计制造技术

  模具大型化和精密化一直是重要发展趋势,高强度板和不等厚激光焊接板的冲压成形技术应用已越来越普遍,高强度钢板热冲压成形和大型铝合金板冲压成形技术在汽车生产中的应用也日益增多;由于高速冲床的运行速度越来越高,集成电路脚距越来越细密,接插件精度越来越高且体积越来越小,因此超精密加工在进一步发展。然而目前我国B级以上中高档轿车和超大规模集成电路及精密电子产品的模具还主要依靠进口,为汽车零部件配套的大型多工位级进模刚起步不久,板料热冲压成形及其模具技术在国内刚起步,基本上还是空白,模具生产技术水平已成为影响我国汽车和高档电子产品自主创新能力提高的重要因素。大型及精密冲压模具生产技术的提高,不但能提高汽车和高档电子产品的性能及自主创新能力,还将带动模具行业整体水平的提高。

  据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:汽车大型覆盖件模具生产技术;汽车零部件大型多工位级进模生产技术;高强度板及不等厚焊接板冷冲压模具生产技术;高强度板热压成形及模具生产技术;厚板精冲模具生产技术;精度达到0.001mm的模具,为引线脚100以上及间距0.15mm以下的引线框架和超大规模集成电路配套的模具,为高于5μm精度的精密微型连接件和为特大(Φ400mm以上)特小(Φ16mm以下)特型(Φ12mm以下笔式等)马达铁芯及高要求显像管、电子枪等配套的模具生产技术等。

  3、大型及精密塑料模具设计制造技术

  随着社会进步和工业的快速发展,用户对塑料模具的要求已越来越高,塑料模的比例也在逐年提高,其比例已占模具总量的45%左右。作为现代工业基础的模具,不但要满足生产零件的需要,而且要满足生产组件的需要,还要满足产品轻量化和生产的节能降耗及环保等要求。现在,汽车、轻工、机电、电信、建材等行业及航空航天、新能源、医疗等新兴产业对塑料零部件的需求越来越大,要求越来越高。因此,大力发展大型及精密塑料模具生产技术现已成为提高我国模具制造水平的重要环节之一。一些新型的塑料成形技术及相应的模具发展的重要性尤为突出,而且这对于提高工业生产的效率及节能降耗和环保有重要意义。

  据罗百辉介绍,该项技术包含的主要关键技术有:热流道技术及其在精密注塑模具上的合理应用;多注射头塑料封装模具生产技术;为1000吨锁模力以上注塑机和200吨以上热压压力机配套的大型塑料模具以及精度达到0.01mm以上的精密注塑模具生产技术;多色多材质模具生产技术;金属与塑料零件组合模生产技术;不同塑料零件叠层模具生产技术;高光无痕不需再进行塑料件表面加工的注塑模具生产技术;塑料模模内装配及装饰技术和热压快速无痕成形技术;新型塑料和多层复合材料的成形技术及模具技术;气液等辅助注塑技术及模具技术;塑料异型材共挤及高速挤出模具生产技术等。

  4、大型精密铸造模具设计制造技术

  铸造模具为铸造工艺配套,主要有压力铸造模(压铸模)、低压铸造模、重力铸造模、无箱挤压铸造模和精密铸造模等,模具水平对铸件水平影响很大,而大型精密铸造模生产技术难度也很大。目前,由于铸造模具水平低下致使铸件“肥头大耳”和质量不高的现象仍旧相当普遍。大型精密铸造模具进口也不少,这一模具生产技术的提高将对提高铸件质量,发展新型铸件,提高近净加工水平有很大意义。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:镁合金压铸模具及为2000吨以上锁模力压铸机配套的大型压铸模和精度达0.03mm以上的精密压铸模生产技术;模具制品重量大于10公斤,精度达到0.05mm的低压铸造模具和精度达到0.07mm的重力铸造模具制造技术;为自动造型线配套的无箱挤压造型铸造模具生产技术等。

  5、高等级子午线轮胎活络模具设计制造技术

  汽车子午线轮胎有其独特的花纹造型,高等级子午线轮胎活络模具需设计成特殊而又复杂的三维立体结构,其不圆度、均匀度、几何精度的要求特别苛刻,以确保汽车轮胎行使的舒适度、高速度和安全性,体现轮胎的抓着性能、散热性能、转弯性能、防滑性能和排水性能等。它是模具家族中个性化最强和唯一“动态”的模具。为了准确无误地将轮胎花纹设计通过轮胎模具反映在轮胎上,现代轮胎模具的设计与制造过程要应用CAD/CAM/CAE技术将轮胎花纹总图转化为轮胎模具参数,完成轮胎模具花纹造型和结构设计数字化,对制造工艺进行数字化编程,生成NC程序,由CNC机床进行精密加工,整个设计和生产制造过程完全通过数字化信息在内部局域网上传递,需要数字化设计、数字化传输、数字化加工、数字化检验与管理等一系列高精尖技术。据罗百辉介绍,该项技术所包含的主要关键技术有:铝合金精密铸造和锻造技术;花纹块分块组合加工和精密滑动配合控制技术;模具合模同心度及精确度控制技术;CAD/CAM/CAE技术和CNC精密加工及复合加工技术;高速并行加工技术;模具综合热处理和表面处理技术、真空处理技术;模具智能网络化制造技术等。

  6、高档模具标准件生产技术

  模具标准件是模具的基础,广泛使用模具标准件不但能缩短模具生产周期和提高模具质量,而且还能降低模具生产成本及有利于模具维修。目前我国模具标准件生产落后于模具生产,一些高档模具标准件至今还是空白,只好大量进口。这里只选取对模具生产影响最大的两种模具标准件作为突破口先行突破,这就是寿命能达到100万次的模具用高压氮气缸和温控能达到±1℃的热流道及系统。此外,斜锲机构在冲压模中具有十分重要的作用,无油润滑推杆推管在精密塑料模具中也非常重要,也属于应予大力发展的高档模具标准件。这些产品生产技术的突破,将有助于提升我国大型精密模具的水平。据罗百辉介绍,该项关键技术主要有:活塞、活塞杆和缸体的精密加工技术;高可靠性密封及安全技术;热流道材料及精密温控技术;热流道喷嘴精密加工技术;塑料在模腔内流动的三维计算机模拟分析技术;新型高档斜锲的设计技术及无油润滑耐磨材料的研发与加工技术等。
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