模具制造业的发展状况Word格式文档下载.docx

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主要负责模具行业在现代制造业技术中的重要地位。

4、成员：

张清兵

主要负责图表和数据分析。

5、成员：

赵圣芳

主要负责模具制造业在国民经济中的地位。

6、成员：

陆新秀

主要负责模具的发展历史。

7、成员：

颜洁

主要负责课题研究的背景和意义。

8、成员：

张斌

冲压模具制造业的基本状况。

9、成员：

黄亭亭

主要负责中国汽车模具产业势头与前景。

摘要

近几年，中国模具产业总产值保持持续增长。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。

因此我们不仅要好好的加强模具技能的训练，以达到熟能生巧的本领，而且更重要的是必须学习系统的冲压知识，和冲压与热处理过程，使每个模具工作者都能系统有效的学习相关知识，以期促进冲压工艺的推广应用。

关键词：

冲压模具材料热处理　机电一体化

第一章绪论

1.1中国模具工业的产品特点

模具工业是高新技术产业化的重要领域。

例如，在电子产品生产中，制造集成电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模[1][2]。

计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造中的精密塑料模具和精密冲压模具等，都是产品生产不可缺少的工具装备。

精密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。

现代模具工业又是技术密集型和资金密集型、高投入的装备型产业，是加工装备产业的一个组成部分。

机械、汽车、电子通讯、家电、石化、建筑等国民经济的支柱产业都要求模具工业的发展与之相适应，为其提供生产保证。

从支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位的重要性。

由于模具产品的高技术特性，模具企业只有采用精密装备才能保证其工艺要求。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

模具行业还是增值率高、增值税负较重的基础产业。

据国家税务总局对1万多家工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出5.07个百分点，这与现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。

“十一五”期间，我国模具经历了快速发展，尽管2008年下半年，我国模具国内外市场也受到国际金融危机的冲击。

冲击主要来自消费类和投资类产品市场的紧缩。

特别是这些产品国外市场的紧缩，使产品出口受阻，因而一度使用于生产这些产品的模具订单大量减少、取消或推迟，部分国家和地区还对我国出口产品实施反倾销限制，甚至有的企业因产品无出路而倒闭停业。

这种情况只是局部片面的，由于模具行业受的影响相对滞后，中国模具反而成了世界模具行业复苏的领头羊。

2010年我国模具市场产需两旺，增长幅度又迈上了2位数，全国模具总销售达到1120亿元左右，比上年增长近15%。

其中模具出口的发展速度高于整个行业的总体发展速度，并首次实现外贸顺差。

从产业布局来看，珠江三角洲和长江三角洲是我国模具工业最为集中的地区，近来环渤海地区正在快速发展，中西部模具也在崛起。

“十一五”以来，全国已有50多个模具生产集聚区进一步发展，逐渐形成规模，其中还有一些以发展现代服务业为主的“模具城”，显示出良好的发展势头。

集群式生产方式发展主要反映在模具生产集聚区的发展上，目前一些新的生产集聚区也已开始其服务于模具行业广大中小企业的各种服务平台和服务形式越来越多，服务内容也越来越丰富，服务产值上升较快。

据不完全统计，已进入到各地模具生产集聚区（模具城、模具园区等）的企业已有2000多家，年总产出规模已达300亿元左右，其中模具约占三分之二。

我国模具行业的分布情况如图1-1所示：

图1-1我国模具行业的分布情况图

从产业技术进步看，“十一五”以来，在政府政策扶持和引导下，模具行业投入较大，企业装备水平和实力有了很大提高。

模具产业的快速发展也促进了行业重点骨干企业的形成。

行业骨干队伍的形成起到了引领行业发展的作用。

近年来科学技术的进步促使模具产品水平有了很大提高，向高端发展的趋向较为明显。

一些模具产品接近世界先进水平，其中具有代表性的如单套模具重量达到120t的巨型模具、加工精度达到0.3~0.5μm的超精模具、使用寿命达到3亿~4亿次的长寿命模具、能与2500次/min高速冲床配套的高速精密冲压模具、实现多料和多工序成形的多功能复合模具、能实现智能控制的复杂模具等。

从市场营销来看，模具市场进一步开拓发展，新的增长点已倍受瞩目。

国内市场方面，汽车轻量化、新能源、医疗器械、航空航天、节能减排等领域已成为模具行业重要的新增长点。

国际市场方面，除传统的欧、美、日及东南亚市场之外，巴西、印度、俄罗斯、澳大利亚等新兴市场开拓已取得成效。

目前，我国模具出口已达40多个国家和地区。

纵观世界格局，最近日本大地震和利比亚政局动荡都对全球模具产业链产生“蝴蝶效应”，显示出当今世界仍处于后危机时代，中国模具行业发展机遇与挑战并存。

罗百辉分析认为，目前模具行业呈现以下特点：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

面对挑战，中国政府采取了一系列扩内需、调结构、保民生等积极的应对措施，如加大基础建设投入，拉动投资类产品生产消费;

实施电器下乡、汽车下乡、建材下乡、减税费等优惠政策，为产品开拓、扩大市场起到积极作用，从而降低了包括模具业在内的制造业所受到的冲击。

另一方面，企业不同程度加强了管理，采取了一些降低风险的措施，加强现金流的管理;

加强成本核算、降低成本;

积极开拓市场；

加强研发工作，加大产品结构调整力度；

加强企业生产管理标准化、信息化工作等等，取得了好的效果。

行业总体水平提高较快。

主要反映在以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的中高档模具比例继续上升，科技进步明显，产品水平有较大提高。

在2010年5月第十三届国际模具技术及设备展览会上，获得“精模奖”的模具共有181项，其中一等奖55项、二等奖64项，不但数量比以前有较大增加，而且水平也有较大提高，达到国际水平的项目越来越多，创新明显，专利增多。

模具进出口平均单价差距正在不断缩小，反映我国模具行业总体水平的提高和科技进步的情况。

1.2课题研究的背景和意义

利用模具成型零件，是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。

采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而取得很高的经济效益。

因此，模具在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

1.3中国模具工业技术的发展现状

模具是制造业的重要基础装备，它是“无以伦比的效益放大器”。

没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

正因为模具工业的特点和重要性及其在国民经济中的重要地位，我国政府对模具工业和模具技术发展非常重视。

改革开放以来，我国政府对模具产业发展给予了政策方面的优惠支持，促使我国模具工业发生了根本性的变化。

虽然我国模具产值已是世界第三，但总体水平仍要比工业发达国家落后许多，模具工业在我国仍旧还是幼稚工业，模具进出口逆差每年超过10亿美元。

（1）我国模具工业从基本上是以企业内部自产自配为主、附属于产品生产的工装行业，发展成了有相当规模的、具有高技术行业特征的资金密集型、技术密集型装备制造产业。

（2）模具的生产从主要以传统的、钳工师傅为主导的技艺型手工生产方式，进入到了普遍采用数字化、信息化设计生产技术的现代化工业生产的时代。

（3）制造业的发展拉动了模具工业的发展，模具业的发展给予制造业以有力的支撑。

现在，我国已成为制造业的大国，又是模具生产大国，全国模具生产企业点达3万家，从业人员接近100万人。

（4）模具产品结构更趋合理，模具水平大幅提高。

按照产品的材料的不同，成形的方法也不同。

我国模具目前的结构比例:

冲压模所占比例约37%，塑料模约占43%，铸造模[3]（包含压铸模）约为10%，锻模[4]、轮胎模、玻璃模[5]等其他类模具占10%。

与工业发达国家的模具类别比例一致。

以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的高水平的模具的比例达到了35%以上，如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。

我国模具的市场分析如图1-2所示：

我国的市场分析表格1.1

图1-2我国模具的市场分析图

（5）企业研发、创新能力有所提高，新技术得到推广应用。

企业装备水平普遍提高，加工中心等数控机床、CAD/CAM技术普遍采用，CAE技术也逐渐被采用。

如三维设计技术的研发和应用，信息化管理技术的研发应用，双料（色）注塑技术的研发与应用。

重点骨干模具企业队伍已经形成。

一批企业的生产能力和技术水平有了大幅的提高。

各模具行业的龙头企业在发展中涌现（如汽车覆盖件模具——四大家，大型塑料模具——海尔，华威、群达行，精密冲压模具——国盛、华富等，起到了引领行业进步的作用。

第二章模具的发展历史

2.1模具的发展历史

所谓模具，就是在工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。

简而言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。

它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

据我国考古发现，早在2000多年前，我国已有模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。

1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。

我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。

在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元。

我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。

一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。

一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;

二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竞争力,因此其在国际市场前景看好。

2.2模具工业的发展表现

近年来，中国模具工业快速发展主要表现为：

一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及经济快速的方向发展，技术含量将不断提高，模具制造周期不断缩短；

模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展；

模具企业将继续向技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

二是行业重点骨干企业队伍将会不断扩大，并且会在行业中发挥越来越大的作用。

近两年来，中国的模具制造技术水平又有了很大的提高，有些已接近或达到国际水平。

三是将会有更多的企业越来越重视创新、品牌、专利、高新技术等字眼，他们在积极采用先进适用技术，用信息化来带动工业化的同时，也必将越来越多地创造出自己的高新技术产品、专利和名牌，也将有更多的企业进入各级高新技术企业的行列。

四是公共信息服务平台将会得到更快发展，其各项服务功能和对广大中小企业生产力的提升作用也将更加显现。

模具城（园区、集聚生产基地）能为广大模具企业提供多方位服务，作为工业信息化部中小企业信息化推进工程的重要内容，模具行业中小企业服务平台——模具行业中小企业精益研发服务平台建设项目启动说明会将是国家对实体经济中，中小企业为对象建立多种形式的服务平台的一个具体服务形式，必将助力园区建设，提升中小模具企业水平。

2.3中国汽车模具产业势头与前景

近年来中国模具业取得了快速发展，中国模具产品结构进一步趋向合理，具有高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的份额从20%提高到30%，2009年中国模具销售额近1000亿元。

同时，一些模具企业的装备水平不断得到改善，技术水平不断提高，生产能力得到加强，模具业呈现出新的发展态势。

模具业与其他相关行业的相辅相成的关系，使得模具业不断着眼于新的市场需求来实现自身的扩张，而汽车业塑料产业成为带动汽车模具业增长的动力。

塑料在汽车工业中的应用已有50多年历史，作为生活和工业必不可少的材料，塑料材质轻、强度高；

耐磨、减磨及绝缘；

化学稳定性好、强度高；

透光减震等特性。

随着汽车向轻量化、节能环保的概念方向发展，汽车零部件塑料化的趋势将更加明显，1kg塑料可以代替2-3kg等更重的材料，而汽车自重每下降10%，油耗可以降低6-8%。

国际模具及五金塑料供应商协会负责人罗百辉指出，在环保与节能的全球经济增长主题下，塑料必将在汽车零部件领域出现越来越广泛的应用，汽车塑料模具产业发展也必然迎来更快的增长速度。

“九五”期间，轿车新材料技术开发被列入我国国家科技攻关计划，同时在国家863高技术计划新材料领域的支持下，先后开发出了一批轿车国产化急需的金属材料和非金属材料，促进了国产汽车材料的技术进步。

塑料及复合材料可使零部件的重量减轻约40%，并能降低成本，近年来，塑料在汽车中的用量迅速上升。

“十五”期间，2001年中国汽车消费还仅为273万辆，占全球汽车市场的4.3%，而2005年这一比重提升到8.7%，中国汽车工业协会统计显示，2005年国内汽车销量达590万辆，跃居世界第二位。

“十一五”期间，汽车市场保持15%左右的增长，汽车零部件这块“蛋糕”的市场比整车还大，支撑着整车、旧车维修、非汽车行业内燃机配套三个领域，并可提供国际化采购，有预测2010年中国本土需求汽车零部件将高达1800亿元，这其中95%以上都需要模具来制造。

我国乘用车和汽车中模具所占比重如图2-1所示：

图2-1我国乘用车和汽车中模具所占比重示意图

如此庞大的需求市场，将显著带动为汽车零部件业提供装备的模具行业的高速发展。

《中国汽车产业十一五发展规划纲要》预测2010汽车保有量达到5500万辆，根据国家统计局数据，截至2009年底，我国民用汽车保有量6281万辆，同比增长23.16%，但与国际成熟市场相比，我国汽车保有总量仅相当于德国的三分之二，美国的五分之一；

2009年我国千人汽车保有量为47辆，而美国为1056辆/千人，日本为617辆/千人，仅相当于日本60年代。

当人均GDP达到2万美元时，千人汽车保有量将快速增加。

2008年，我国人均GDP刚达到3000美元，尚处于汽车消费快速普及期，未来增长潜力巨大，汽车保有量的增加必将带动汽车售后服务市场的快速发展。

伴随着汽车消费的快速发展，作为配套行业的汽车模具行业也飞速发展。

目前我国汽车模具企业普遍规模小，企业的自主研发能力不强，但相信在市场动力下，企业会在做大中不断做强。

汽车塑料零部件行业对汽车行业的依存程度很高，随着近年来我国汽车市场持续高速发展，中国乃至世界汽车保有量的不断增加，市场对汽车塑料零部件产品的需求日益提高。

汽车工业协会相关工业分会理事长周一兵测算国内中级轿车平均塑料用量约为135kg/辆，根据塑料的平均单价可以测算出单车用塑料原材料的价值约为2000元。

通过对多位业内专家访谈和对汽车塑料件主要代表产品的分析认为，一般汽车塑料零部件原材料占总成本比例为50%-70%左右，如此计算，单车塑料件价值将达到平均3300元左右。

按此保守估计，目前塑料件市场容量约为350亿左右，到2013年将达到500亿元以上。

由于汽车产业的快速扩张也带动了汽车塑料模具的快速发展，虽然目前我国的汽车塑料件企业普遍规模小、生产研发水平还不高，但广阔的市场需求和国际产业转移大趋势为我国塑料件制造企业注入了强大的发展动力，企业的模具开发能力、创新意识、海外开拓能力在不断增强，凭借仍将长期保持的成本优势下，我国汽车塑料零部件业在未来几年增长将十分可观。

据统计2009年我国乘用车塑料模具市场容量达到347.88亿元，预计到2013年将增长到547.44亿元。

目前，许多地方政府认识到模具工业对发展制造业的重要意义，对模具业的发展进一步关注，中国模具工业园区的建立正在“热力”展开。

据罗百辉介绍，河北黄骅、宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大；

新的模具工业园区正在加紧建立，成都市成立了模具产业推进办公室，重庆、长沙、大连、深圳、东莞、苏州、天津、沈阳、西安、上海、宁波北仑、浙江黄岩等已建立模具园区。

有些高科园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有40多家模具企业。

这些模具工业园区建立的模式将使得模具业的辐射效应进一步升级。

2.4模具技术开发推广的主要措施

（1）开发拥有自主知识产权的软件

开发适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。

（2）推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备

高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。

在未来15年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备，如有可能，建议开发拥有自主知识产权、精度能达到0.0001mm的高精度模具制造设备。

（3）大力发展和推广信息化、数字化技术

例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推广应用；

包括大型级进模及高精密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发；

包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具CAM系统和冲压专家咨询系统的车身模具数字化设计制造系统的研发；

模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。

（4）模具制造新工艺、新技术

快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。

模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。

高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用。

2.5冲压模具制造业的基本状况

在国家产业政策的正确引导下，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。

这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力反面，都有较大差距。

标志冲模技术先进水平的多工位多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。

有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。

但总体上在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。

汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。

高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。

NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。

这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。

模具表面强化技术得到广泛应用。

第三章模具制造业的地位

3.1模具制造业在国民经济中的地位

例如：

70％以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80％以上的塑料制品，70％以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具来生产。

我国模具生产量表如图3-1所示：

图3-1我国模具生产量图

由此可见，利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。

因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”；

美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可低估其力量的工业”；

日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。

我国将模具工业视为整个制造业的“加速器”。

从另一方面来看，机床、刀具工业素有“工业之母”之称，在各个工业发达国家中都占有非常重要的地位。

由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用，使得模具行业的产值已经大大超过机床、刀具工业的产值。

这一情况充分说明了在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈争夺的过程中，愈来愈多的国家采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术、经济和国力发展的关键。

从我国的情况来看，不少工业产品质量上不去，新产品开发不出来，老产品更新速度慢，能源消耗指标高，材料消耗量大，这都与我国模具生产技术落后，没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。

因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，尽快缩短和发达国家之间的差距，加速实现社会主义现代化步伐，惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具在国民经济中的关键作用。

3.2模具行业在现代制造业技术中的重要地位

模具工业是高新技术产业的一个组成部分。

属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线