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塑料模具--现状及差距

发布者:管理员  2015/12/17 14:42:34
       1我国塑料模具发展现状及与国外先进水平的主要差距
  近年来,塑料模具工业迅速发展,体现在模具产品向着大型、精密、复杂的方向发展,综合技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短。但与国外塑料模具的先进水平相比,依然存在一定差距。
  1.1模具材料和标准件
  国内大多数冶金厂设备、工艺较落后,大多采用电炉冶炼,钢的纯度差,表面脱碳层深、碳化物级别高、疏松超标。钢材的冶金质量低、成材率低,一般质量的模具钢多,高质量的模具钢材少。而国外模具钢生产80%以上采用真空精炼和电渣重熔生产,钢材纯度、等向性高。而国内通过电渣重熔生产的模具钢所占的份额很少,大约1/10。国外发达国家的模具钢成材率在85%~90%,而国内成材率仅为70%。与国外相比存在很大差距。我国列入国家标准中的塑料模具钢仅为3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo。国外常用的塑料模具钢已形成较完整的系列,如美国塑料模具钢有7个钢号,形成完整的P系列:日本日立金属公司有15个钢号:日本大同特殊钢13个钢号。我国塑料模用钢的随意性较大,80%是用碳钢和40Cr钢。对于复杂、精密模具,为避免热处理变形,一般在退火态、正火态或调质态加工使用,因此寿命仅为国外同类模具的1/10~1/2。国内汽车塑料模具企业大多愿意选用德国、日本、瑞典三大系列的模具钢,高光模具材料用NK80、2738、P20;关键模具材料用进口的2738、NAK80、S136等。但是,在国内购买欧洲模具钢材,价格上扬30%~4O%,严重影响了国内模具的竞争力。
  国际上,汽车模具已进入专业化、标准化阶段汽车模具基本是由专业的模具制造商提供,模具商品化率在70%以上,还有许多专门生产模具标准件的企业,汽车模具标准件多达几百种。国外模具的标准化率可达85%(如德国、日本),中小模具的局部结构标准化程度高(如日本的手机模具)。德国的保险杠模具,模架是标准的,热流道是标准的,和国内相比,周期快,成本降低30%。国内模具企业大型模具的标准化程度约为25%~30%。模具的标准化程度已成为制约国内模具制造周期的瓶颈之一也影响了国内模具的竞争力。
  1.2模具的精度、寿命和模具制造周期
  国外的汽车企业都在实施"2mm"工程,在国内,单一零件还能够做到,几百个零件装配到一起就没有保证了。零件精度低造成修配量大,整模故障率高、稳定性差。
  日本的汽车模具精度可达0。02mm,塑料模分模面的精度控制在0.01mm。而国内汽车模具的品牌企业,汽车模具精度控制在0.03~0.05mm_;塑料模分模面配模精度在0.03mm左右。国内外的塑料模具寿命差异见表1。
  德国的模具制造周期在2周~20天,备料4~天,试模2~3天。日、韩的模具周期要求2周,原因是他们有专门的模具配件城,滑块、顶杆、浇口套组件等均可以买到,型腔件加工好装上就行了。国内配件标准化做不到;零件加工精度做不到。
  国外对发出去的模具进行可靠性、稳定性跟踪。国内是模具出了问题,再派人去。
  1.3模具企业员工的素质
  德国、日本模具企业的员工至少有l0年的工作经验,模具企业技术人员比例很高,多数企业在25%以上,有些在50%以上。有些企业往往是大多数职工可在技术与生产岗位上互换,具有很高的素质。模具钳工的平均年龄要比浙江模具企业的员工大15岁,绝大多数员工是大学毕业或经过专门训练的。
  国内模具企业的员工缺乏高新加工技术的培训和高端数控机床操作技能的培训。在某种程度上也影响了高端设备的利用率。模具企业技术人员比例偏低,多数企业在15%~20%之间,且只注重模具开发,不重视产品开发,因此综合开发能力较低。
  1.4加工设备、模具制造工艺和测量技术
  德国、日本模具企业的加工设备先进,基本都是数控、高速切削、单向走丝线切割或4轴~5轴联动的高速加工机床,能实现模具型面的镜面加工。而国内模具企业的4轴~5轴联动的高速加工机床占的比例有限,高光模具的加工与国外相比差距较大德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化,制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在线测量,这方面国内至少差15~20年。
  德国的精密品牌产品,除了加工过程中的在线检测外,手机类、剃须刀类的产品,全部通过可靠性测试、耐候性测试、寿命测试、剃刀表面和间隙的微观显微放大测试、主要零件外形和装配后外形的激光3D测试等。这些重要数据为产品的更新换代提供了非常重要的依据。
  1.5信息化管理和物流管理
  德国、日本模具企业的车间均采用6S管理系统,现场有塑料废料损耗跟踪、模具损坏跟踪;全厂物流采用仓储自动化管理系统;车间有中央电脑室可展示、查询全车间的加工工艺、质量、产量、当天、当周、当月的报表等,售出的产品跟踪和次品跟踪。
  1.6新工艺、新材料研究和创新能力
  塑料加工新工艺的研究,日本、德国、美国、意大利等发达国家处于领先地位,模内贴膜、回转成形双料双色/三色注射、啤酒瓶周转箱注射装配集成化自动生产线、奶制品/快餐面盒的注射一模内贴膜自动生产流水线、一模200腔的瓶盖叠式一回转成型的自动化注射生产线等,在多年前就已用于批量生产。全塑型轿车/赛车的塑料和整车零部件成型工艺从1995年起一直在孜孜不倦地研发。战斗机上的高强、高韧、耐高温、质量轻的新材料、新工艺,美国、德国在80年代初期已应用于某些机型,1985年后,某些碳纤维塑料制品已应用于民用客机。超薄型手机PC导光板的材料、注射工艺与设备的研制,日本处于领先地位。木塑环保复合材料注射专机和注塑工艺/制品的研究欧洲处于领先地位。多层、多功能复合薄膜挤出专机、薄膜厚度控制、薄膜层数控制及各种功能薄膜的材料研究,美国处于世界前沿。一个国家的创新、研发能力体现一
  了国家的综合基础实力。国外企业对新产品开发很重视,模具厂经常会与材料厂商、产品厂共同开发新产品和模具;注射机厂会与材料厂商共同研发新机型;名牌塑料供应商会与名牌汽车公司联合研制以塑代钢的新塑料和新产品(如BAYER与宝马合作开发全塑赛车、GE与克莱斯勒共同开发全塑轿车)。这种强强合作,使企业具有很强的研发能力。
  2我国塑料模具发展目标和主要任务
  2.1发展目标
  对模具需求旺盛的行业包括航空航天、国防军工、轨道机车、工程机械等行业,尤其是总投资达2200元的京沪高铁项目、超过300亿元投资规模的大飞机项目等,必将会给塑料模具行业带来新的挑战和机遇。因此,塑料模具的发展必须依托国家重点建设工程,面向六大产业(交通运输产业、汽车产业、信息产业、重大装备产业、电站及输配电设备产业)及其重点行业。特别是围绕汽车产业、信息产业,大力发展IT行业的精密注塑模、汽车业的覆盖件模具和大型注塑模。大规模开展技术改造,提高基础配套件和基础工艺水平;通过加快企业兼并重组和产品更新换代,促进产业结构优化升级,全面提高产业竞争力,引导专业化零部件生产企业向"专、精、特"方向发展,形成优势互补、协调发展的产业格局。
  2.2主要任务
  依托十大领域的重点工程,振兴塑料模具制造业;配合九大产业的重点项目(钢铁、汽车、石化、船舶、轻工、纺织、有色金属、电子信息、国防军工),提升大型、精密注塑模、高档模具标准件的制
  造能力;实现模具钢的国产化和优质化、改善模具材料的供应体系、提供较为全面的各种规格和牌号的材料,大力压缩模具生产企业的备料周期;提高模具新材料、新型塑料成形工艺和新型高强、高韧、耐高温塑料制品的研发能力;提高企业的信息化管理和模具集成化制造的总体水平。为使我国的塑料模具行业赶上国际先进水平打下良好的基础。
  3塑料工艺、模具等方面的发展重点和建议
  目前,我国的塑料消费费量已居世界首位,但人均消费量仅为工业发达国家的1/7,工业中等发达国家的1/4,预计要达到工业中等发达国家的水平还需20年。这无疑为我国塑料工艺和塑料模具产业提供了非常大的发展空间。
  (1)重点研究高强、高韧、耐高温塑料制品的成型工艺与模具加工技术。
  在国家重大专项的关键功能件项目中,模具专项体现了模具工业在制造业中所占的重要地位。因此,必须重点研究与大飞机工程、高速铁路、城市轨道交通项目配套的高强、高韧、耐高温、高耐磨性塑料制品的成型工艺与模具加工技术。
  (2)要大力发展节能降耗、以塑代钢的汽车零件的制造工艺和模具制造技术。
  目前为汽车服务的模具约占到我国全部模具产量的1/3左右,在汽车行业比较发达的国家,为汽车服务的模具往往要占到其全部模具产量的40%以上。随着人们生活水平的不断提高,轿车的车型不断更新,汽车向高速、舒适、风格化发展,车身结构将日趋复杂,要求模具向大型化、复杂化、高精度方向发展。轿车能源对绿色环保的要求也越来越高,轿车自重下降10%,可以节省燃油6%~8%。以塑代钢是轿车轻量化的必由之路。因此,要大力发展节能降耗、以塑代钢的汽车零件的制造工艺和模具制造技术。
  (3)加速木塑复合材料注射成形技术、塑料金属复合材料注射成形技术的研究和塑料异形高速挤出模具技术的研究。
  2010年与车船配套的塑料制品达150万t;与家用电器配套的各种塑料零部件、绝缘材料、封装材料所需合成树脂400万t;与房地产发展配套的建材,对PVC、PE、PP、PS、PC、PUR等塑料的需求将达600万t。因此,必须加速木塑复合材料注射成形技术、塑料金属复合材料注射成形技术的研究和塑料异形高速挤出模具技术的研究。
  (4)超薄成形、超精密成形的工艺和高精密模
  具制造技术的研究随着全球网络化和通信技术的飞速发展,通讯速率提高,手机、手提电脑小型化/轻量化,对接插件封装技术、超薄成形技术、导光塑料的成形技术和模具的精度要求会越来越高。因此,必须研究超薄成形、超精密成形的工艺和模具制造技术。
  (5)提高模具的标准化水平和模具寿命,缩短模具制造周期
  建立模具钢基地和大型的模具材料供应中心(含各类塑料模具标准件),提供优质服务,大力缩短模具备料周期;改善国产模具钢在后续锻造、热处理、表面处理等工艺,生产塑料模特需钢种——研制开发强耐蚀、高镜面塑料模具钢材,提高模具寿命。
  (6)以人为本、强化模具设计人员培养
  未来十年,中国将向模具制造强国的方向发展,模具设计人员的设计能力与国外发达国家相比亟待提高,应该采取"走出去、请进来"的方法,加强交流、取长补短,并强化设计人员的培训。
  (7)加强热流道技术、气辅技术、水辅技术、蒸汽辅助注射成形技术的推广应用,研究热流道技术、气辅技术、水辅技术、蒸汽辅助注射成形技术,是节材、节能、提高塑件表面质量的新技术,已在美国、德国、日本广泛用于家电类、汽车类塑料件注射成形中。我国应在这方面加强推广应用研究。
  (8)建议建立全国性模具检测中心。
  随着模具工业的不断发展,模具质量检测工作已越来越迫切,但至今我国尚无一个国家级检测中心,建议建立全国性的检测中心。
  (9)模具智能化、工艺知识集成化和生产工艺过程自动化
  国外在汽车零件成形工艺、模具及其零件的制造工艺方面均有专门的知识库,多年来还在源源不断地补充新内容,开发新产品。我国在这方面的基础研究应尽早着手。
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