中国模具产业:技术现状与发展中的问题解决之道

     模具工业在国民经济中的地位与作用：

     模具是制造业的重要基础工艺装备，工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的(四高二低)高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。模具品种繁多，共有10大类，包括冲压、塑料、橡胶、铸造、锻压等，用于制造业中几乎所有产品的生产，可见模具的服务范围已包括国民经济的许多方面，现在模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。

    随着产品更新换代越来越快，新产品不断涌现。新技术日新月异，模具的使用范围已越来越广，对模具的要求也越来越高了。

     据调查统计资料，人们常见的工业产品有60％—90％的零件需要用模具成形，列举如下： 

     可见模具关系到各行各业各种产品，可以说在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工，建材等部门如果没有模具就很难生产和开发产品。模具精度低，则产品质量差，模具寿命低，则产品成本高。现代模具业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已成为相互依托的关系，一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备，另一方面模具本身又大量采用高新技术，因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。

     模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科，是一个综合性高学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速的方向发展。模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。

     目前我国随着科学技术的飞速进步，使模具技术及制造方式发生了根本性的变化，已经从传统的手工设计，从有经验的钳工师傅为主导的技艺型生产方式转变到了以数字化、信息化、自动化生产为特征的现代模具工业生产时代。

     1)在模具设计制造中已广泛采用CAD/CAM技术

     模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要的里程碑，实践证明模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计的发展方向，现在全国大多数企业已广泛应用了模具CAD/CAM技术，少数企业应用了CAE技术，应用CAPP技术的企业更少一些。目前主要是应用国外软件比较多，国产模具软件的开发应用的比较少，软件的应用还要进一步扩大应用范围，有条件的企业应积极做好CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程软件的应用，还要进一步扩大应用范围，开展企业信息化工程软件向智能化和集成化方向发展。

     2)快速原型制造(RPM)及相关技术得到了更好的发展

     RPM技术是美国首先推出的，是伴随计算机技术，激光成型技术和新材料技术的发展而产生的。这种技术可直接或间接用于模具制造。这种方法制造模具是有技术先进，成本较低、设计制造周期短、精度适中等优点。从模具概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右，因此适用于低成本的制造小批量的零件，发展前景很好。青岛海尔有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)。RPM的模具并行开发系统具有开发质量高、开发成本低、开发周期短的优点。

     3)高速铣削加工得到广泛的应用

     国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000～100000/min快速进给速度可达30～40m/min换刀时间可提高1～2S这样就大幅度提高了加工效率并可获得Ra≤2μm0.002mm的加工表面粗糙度，另外还可加工硬度达60HRC的模块，目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展，高速加工技术的发展促进了模具技术的发展。目前我国一些模具制造的骨干企业都已从国外购置这种高速的设备及相关的软件，刀具及卡具装置。如一汽、二汽及海尔等大的模具制造公司相继引进了多台高速加工铣床提高了效率，促进了模具加工技术的发展。

     4)热流道技术已逐步广泛应用

     由于采用热流道技术的模具，可提高制件的生产率和质量，并能大幅度的节省制件的原材料和节约能源。所以已在一些模具制造企业得到逐步推广。国外这项技术发展很快，许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术，有的甚至己达80％，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10％，目前应用的热流道主要还是国外进口的，由于价格昂贵，影响了推广应用，使塑料件成型过程中产生了很多废料，有的时候废料料把和流道中的余料比成型另件的重量还大，造成了能源材料的浪费。加快国产化，积极生产价廉高质的元器件，是推广应用热流道技术的关键。

     5)优质材料及先进的表面处理技术取得快速的发展

     随着模具制造精度要求越来越高，模具材料的应用就显得非常重要。近十多年来一些模具的新钢种应运而生，如调质钢、粉末高速钢、硬质合金、陶瓷材料、复合材料等。现在经常采用的新型模具钢如：D2、P20、718、H11、H13基本上都是从国外引进的，主要来源于瑞典、日本、德国。国内的新型模具钢，由于稳定性差，所以一般企业都不愿意使用。目前一些精度要求高，制造难度大的大型、精密、复杂模具基本上都采用新型模具钢材。

     热处理及表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节，现在一般都采用真空热处理，表面处理主要是采用渗氮，渗硼，渗铬等工艺。少数地区还采用气相沉积CTiN  TiC等及等离子喷涂技术。

     目前铝合金在作塑料模具中应用也越来越广泛，由于铝合金材料轻，切削性能好，导热、导电率高，焊接性能优良，所以在国外已较为广泛采用，我国己开始使用预计今后将会得到更快的发展。

     除了以上一些先进设计、制造技术还有很多如气体辅助注射技术精加工和复合加工、液压成型技术等就不一一陈述。

    模具产业发展现状

     1)基本情况：

     我国目前大约有25000多个模具生产厂点，职工约80万人，2004年生产模具总产值530多亿元，本年度进口模具18.13万美元，出口4.9万美元，进出口相抵我国目前是世界上最大的模具净进口国。根据统计资料显示“十五”期间前四年模具工业平均每年都以15％以上增长速度发展，高于国民经济增长速度。

     在我国模具生产长期以来一直被当作工艺后方，直到1987年才作为产品列入机电产品目录。当时全国共有生产模具厂点约6千家，总产值约30亿。经过近20 年发展，我国模具已有了长足的进步，不只是国内原有的国有模具企业有了很大发展，而且三资、民营和个体模具企业发展更为迅速，如广东和浙江省，原来模具生产规模不大，在国内未占重要地位，但目前主要依靠三资企业的广东省(全省有5千家以上模具生产企业)和主要依靠民营、乡镇、个体的浙江省(全省有4千家以上模具生产企业)，其模具年产值已分别占全国的四成和四分之一左右，据不完全统计全国模具生产情况统计表：

     从表上看出，虽然我国模具工业“十五”期间发展迅速但仍不能满足我国制造发展需要，特别是中高档模具在精密、大型、复杂、长寿命模具方面仍是供不应求，由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，我国与国际水平和工业先进国家相比尚有较大的差距，因此每年尚需大量进口。

     2)主要模具制造能力：

     围绕着我国国民经济重点发展的行业如：汽车、电子、仪器仪表，我们以制造IC产业需要的精度达2微米，使用寿命达到上亿次以上的硬质合金多工位级进模具及手机塑料壳模具；家电行业的大型的塑料模、34英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视塑料机壳模具；仪表系统的照相机小齿轮模具，汽车工业需要的部分覆盖件模具、汽车仪表盘、保险杠及发动机壳体铸造模具、汽车轮胎子午线活络模具；建材行业需要的塑料及铝合金的挤出模具等，都达到很高水平。

     3)与先进水平比较主要的差距

     目前我国模具总量虽然已达到相当的规模可以说是一个模具制造大国，但由于模具制造水平还与先进工业化国家存在较大的差距，所以说不是一个模具制造强国，我们的制造水平比美、日、法、意落后许多也要比加拿大、英国、西班牙、韩国、新加坡等国落后，主要表现在制作模具理念上落后、还有企业管理落后、机制落后、模具企业使用装备落后。模具企业使用的很多都是世界上较低档的台湾数控加工机床，设备都是10-20年前引进的，软件使用的型号也比较落后，生产的低档模具多，劳动生产率低(国外一般达到20万美元/人年，而国内一般只达到10万元人民币/人年)。

    发展趋势分析：

    目前一方面是国内模具市场将继续高速发展，另一方面是国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具的国际采购趋势十分明显，因此展望未来，包括国际国内模具市场总体发展趋势前景美好，良好的市场环境预示着中国模具工业将会有一个继续得到高速发展的机遇期。关键是我们要创造一个良好的、有利于模具发展的环境，特别是国家在政策上的支持，只要各方面政策得当(包括发展环境、财政和税收政策、人员培训等)“十一五"期间，及其到2020年我国模具工业不但会在量和质的方面有一个很大提高，而且会在行业结构、产品水平、开发创新能力、企业体制以及技术进步方面都会取得较大进步。

    1)世界模具工业发展趋势：

    以信息技术为代表的现代科学技术的发展对模具工业提出了更高、更新的要求，作为国家经济增长和技术升级的原动力，模具工业将伴随高新技术和新兴产业的发展而共同进步。如前面所介绍的CAD/CAM/CAE技术，快速制模技术等将会有更快的发展和提高。

    市场发展趋势：随着经济全球化步伐的加快，国内市场日趋国际化，世界上很多著名的跨国公司(如福特汽车，BBC公司等)对我国的模具市场都有很大的兴趣，除商谈购买我们模具，还积极想进行合资合作，目前在国内已有相当一批的模具合资企业，国内很多高档模具都是这些企业制作的，入世以后更加快了外商进入我国模具市场步伐。

    2)需求分析：

    (1)  冲压模具：主要是两种：冲压模具一种是以汽车，覆盖件为代表的大型冲压模具；一种是以多工位级进模具为代表的精密冲压模具。

    A、汽车覆盖件模具：全国每年生产几百万辆汽车覆盖件模具需要量很大。目前全国每年进口10多亿美元模具，主要是这种模具占的比重大，当前这类模具我国已有一定基础，可以为中档骄车配套，但水平不高、能力不足，只能满足市场需求的50％。高档骄车覆盖件模具主要依靠进口，今后中高档轿车覆盖件模具是我们要解决的重点模具，争取在2010年时对这类模具可以基本自配，2020年除个别高档轿车外，所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套，并可做到适量出口。

    B、精密冲压模具：多工位级进模具代表了冲压模具的发展方向，精度和寿命都要求很高，主要为电子信息产业、汽车、仪器仪表、电机电器等行业配套，这类模具国内已有一定的基础，引进了国外技术设备，少数企业产品已达到世界先进水平。但总体上还有较大差距，总量也供不应求。每年还需要进口这类高精度模具，精度最高要达到0.002微米，主要是大规模集成电路中引线框架加工使用这类模具。随着汽车工业发展大型的厚板材多工位级进模，电是发展的重点。

    (2)大型及精密型塑料模具：

    塑料模具为模具总量近40％，而且这个比例还不断上升。这类模具主要是两类：一类是大型，一类是精密。大型主要是汽车仪表板，保险杠和为家电产品配备的精密塑料模具，以集成电路塑封模具为代表多层、多腔模具及为农业节水型的喷头精密模具，总量也供不应求，每年进口几亿美元。2010年要基本做到国内可以全部配套，2020年除自己酉己套还可以出口，每年可换取外汇上亿美元。

    (3)其它高技术含量模具：

    占模具总量8％的压铸模具，大型薄壁压铸模技术含量高，难度大，铝合金压铸模具很有发展前途，虽刚刚起步，但发展前景很好，目前国内加工技术还没有完全过关，还有子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，这是高技术含量模具在201 O年在设计制造方面都会有一个大的提高，80％模具基本做到可以自给。

   问题分析：

    “十五”期间模具行业在体制改革，技术创新，结构调整、加强管理等方面做了很多工作，但制约模具行业发展的一些深层次问题还没有从根本上解决，结构性矛盾依然突出，与社会主义市场经济发展需求不相适应：

    1)企业组织结构、产品结构，都不够合理，我国模具生产厂还有相当一部分是自产自酉己的模具车间(分厂)，专业模具厂也大都是“大而全”、“小而全"的组织形式，国外模具企业大多是“小而专”“小而精”；模具自产自配比例高达50％，国外不超过30％(主要依靠协作)；国内生产的模具属大型、精密、复杂、长寿命等类型国家急需的模具比例只有30％左右，国外在60％以上。

    2)模具产品的水平和生产工艺水平比国际先进水平差距较大，主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命上比国外有差距。

    3)技术创新能力弱，大大制约了行业技术进步和产业升级，企业技术创新能力建设严重滞后，缺乏自主创新的内在动力和物质技术手段，许多模具设计制造技术来源依靠国外，缺少有自主知识产权的产品技术，产品制作周期长，技术成果应用的水平低，国际上知名企业，先进的管理思想、先进制度技术及工艺不能很好的借鉴运用。

    4)产品技术水平低，结构不合理。一方面中低档模具生产能力严重过剩，企业相互恶性竞争，互相压价，影响企业发展，另一方面市场急需的高档模具、高新技术产品开发和生产水平不高，产品质量和售后服务不能满足用户需求，每年需大量进口。

    5)管理落后，与国际水平相比模具企业的管理落后更甚于技术落后，技术落后易被发现，管理落后易被忽视，国内很多模具企业还沿用过去作坊式的管理模式，真正实现现代化企业管理还不多。

    6)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，国外先进国家标准件使用覆盖率达70％以上，国内标准件使用率覆盖率只有45％左右，由于标准化水平低影响到模具制作周期及模具质量和成本等多方面因素。

    模具产业与技术发展的基本思路、指导思想：

    要突出以发展为主题，以市场为导向，以改革和技术创新为动力，以结构调整为主线，在国家产业政策的指导下，大力推进行业组织结构的优化和产业结构升级，加快发展市场急需的重点产品，培育一批有较强国际竞争力的模具企业。

    目标：

    1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平，首先是一般企业普及微机级CAD/CAM技术，预计到2010年全行业达90％以上。重点骨干企业使用工作站CAD/CAM技术，并向企业信息化工程方向发展，模具数控化率一般企业应达50％左右，重点骨干企业达70％以上。模具产品水平到2010年达到国际九十年代末水平，2020年骨干企业达到当代国际水平。

    2)建成一批模具行业的强有力的科研开发、制造、培训与信息中心。利用产、学、研方式积极开发研制出一批具有国际水平的自主知识产权。

    3)主要模具制造地区分别建成若干地区性的模具城，模具实验区及模具科研生产联合体。

    4)对国内急需的进口大量的模具设计制作水平有较大突破：

    (1)建成以一汽、二汽、成飞等大型汽车覆盖件模具生产企业为主的科研生产中心，对覆盖件模具技术进行攻关，到2010年减少此类模具进口量50％，到2020年减少80％

    (2)建成以海尔、海信、科龙等大型模具生产企业为主的大型塑料模具科研生产中心，对此类模具进行攻关，掌握一批具有自主产权的技术，预计到2010年此类模具70％依靠国内解决，到2020年国产率达90％以上。

    (3)建成以无锡微严模具公司为主的精密冷冲模具为主的此类模具研发制造中心，预计到2010年此类模具50％可以国内解决，2020年达到70％以上。

    (4)建成以广东型腔模具公司为主的压铸模具研发中心，预计2010年此类模具是60％可以国内解决，2020年80％实现国产化。

    (5)应用信息化、数字化技术有较大提高：包括高复杂性、高技术含量的先进模具三维设计和制造技术研发，模具结构设计系统，模具集成成型分析等软件的开发。预计到2010年可以开发出具有自主知识产权可用于模具设计及复杂模具加工的软件。

    问题解决之道

    1、加快体制改革，努力调整产业结构：

    模具生产企业绝大多数是小型企业，“十五”期间体制和机制改革虽已取得较大成效，但多数企业尚未改革或改革步伐不快，因而机制不够活，管理落后，不能适应社会主义市场的发展。“十一五”期间应加快改革步伐，一方面以建立现代化企业制度为核心内容进行多元化投资的股份制改造，另一方面进行机制转换，增强企业的核心竞争力，以适应我国加入WTO后的新形势。

    2、积极培育“龙头”企业，过去我们只强调提高模具厂“小而精”“小而专”的道路，现在根据国内外发展情况来看，应该将“规模效益”提到议事日程上的时候了，在国内出现了一批年产值超过上亿元人民币的企业，但世界上还有最大规模的模具企业达到年产值40亿美元。所以我们还有很大差距“十一五”期间有选择地重点培养一批“龙头”企业，希望在国家计划中列入几项模具重点项目，成为国家项目，给予支持。

    3、建议政府有关部门建立模具发展基金：用以对模具行业共性技术的开发，研究和创新项目的支持，在国家科技部门等有关单位支持下加强产、学、研合作，争取早出成果、多出成果，迅速提高行业的技术水平。

    4、鼓励出口，并对国内能生产的模具实行关税保护。

    5、加强行业组织协调，建立的反补贴，反倾销保护民族工业的体制。

    6、继续实行对模具行业的税收等方面的优惠政策。

    鉴于模具产品净产值税率高，模具行业比其它机械工业行业平均高出一倍多。从97年开始国家对全国重点160多家模具企业实行增值税先征后返70％的优惠政策，有力的促进了模具工业快速发展，因此建议继续执行这一优惠政策，或降低增值税税率(从17％降为～5％～10％)或采用其它优惠办法给予支持。

    7、加强人才培训，提高企业素质

    人才紧缺现已成为行业发展的很大制约因素，青岛、深圳、议在全国建立高、中、低三级模具技术人才教育培训网。企业要通过民办、自办、民办公助等多种办学形式来对职工进行培训。

    建议以高校为基地建立一个以培训师资和高级人才为目标的模具技术培训中心，积极进行国外智力引进工作。