存在差距

专业化和标准化程度低:国际上, 汽车模具已进入专业化、标准化阶段。国外的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。而目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低, 乐观地估计不足30%, 与国外工业发达国家相比, 尚有较大的差距。现在生产销售厂家虽然逐年增加, 但大多数规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低, 只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品。我国主要模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内, 模具商品化率偏低。虽然进行了企业结构调整, 模具自产自配比例仍高达70%左右。在汽车模具标准件方面, 我国也只有少数有一定批量的企业。此外, 产品标准混乱, 功能元件少且技术含量低, 适用性差, 技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定等都是问题所在。

设计和制造工艺技术落后:特别是那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品, 如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件, 高档塑料模具标准件和氮气弹簧等在国内的生产厂家甚少, 且由于资金缺乏, 技改项目难以实施, 生产效率低, 交货周期长, 供需矛盾日益突出。最突出的表现是软件的二次开发能力差。近年来, 我国引进了不少国外先进的模具设计软件。但我国汽车产品的各方面数据及材质等都与国外不同, 必须在引进软件的基础上结合我国国情, 进行软件的二次开发, 才能设计、制造出符合市场要求的模具, 我国模具软件二次开发能力弱的原因主要是缺乏开发经验及技术力量薄弱。

缺乏市场竞争力:一是制造精度差。以密封件为例, 我国国产汽车密封性能不好, 这不仅与密封材料及密封件制造水平有关, 与相关模具水平更有直接关系。目前, 国外的汽车企业都在实施“2 mm”工程, 但在我国, 单一零部件还能够做到, 几百个零部件装配到一起就没有保证了, 关键在于模具。二是模具寿命短。仅以铝压铸模为例, 国外先进水平已达100万次以上, 而我国只有20万次, 仅为国外水平的1/5。三是模具开发周期长。以前, 我国汽车车型更新速度慢, 汽车模具的开发也很慢。随着竞争的激烈, 汽车产品更新换代速度加快, 相应地要求模具行业缩短模具开发周期。目前, 国外中型压铸模的开发周期仅为1～2个月, 汽车覆盖件模具开发周期为6～7个月, 而我国则为国外水平的2～3倍。因此, 国内一些较有实力的汽车模具厂虽有开发新模具的实力, 却常因跟不上汽车产品更新换代的步伐而失去市场竞争力。

管理水平及人员素质低:近年来, 尽管国内一些汽车模具厂相继引进了世界先进的模具加工设备, 但产品性能及技术水平与国外相比仍有明显差距, 主要原因就是管理水平及人员素质低, 致使设备利用率低, 性能得不到充分发挥;特别是专业人才缺乏, 管理跟不上、生产效率低、交货周期长;生产销售网点分布不均, 经营品种规格少, 供应不足;某些单位为了争夺市场, 不讲质量, 以次充好, 伪劣商品充斥市场;还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象。

在我国汽车模具行业的未来发展中, 模具技术将呈现出八大发展趋势。

1.冲压成形过程的模拟 (CAE) 作用更加凸显, 广泛用于预测成形缺陷, 优化冲压工艺与模具结构, 提高了模具设计的可靠性, 节省了试模成本, 缩短冲压模具的开发周期, 已成为模具质量的重要手段, 正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。

2.模具三维设计地位得以巩固, 是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。日本丰田、美国通用等公司已实现了模具的三维设计, 并取得了良好的应用效果。国外在模具三维设计中采取的一些做法值得借鉴。模具三维设计除了有利于实现集成化制造外, 另一个优点就是便于干涉检查, 可进行运动干涉分析, 解决了二维设计中的一个难题。

3.数字化模具技术已成主流方向, 是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。总结国内外汽车模具企业应用计算机辅助技术的成功经验, 主要包括: (1) 可制造性设计 (DFM) , 即在设计时考虑和分析可制造性, 工艺的成功。 (2) 模具型面设计的辅助技术, 发展智能化的型面设计技术。 (3) CAE辅助分析和冲压成形的工艺过程, 预测和解决可能出现的缺陷和成形问题。 (4) 用三维的模具结构设计取代传统的二维设计。 (5) 模具的制造过程采用CAPP、CAM和CAT技术。 (6) 在数字化技术指导下处理解决试模过程中和冲压生产中出现的问题。

4.模具加工自动化迅猛发展, 目前在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置 (ATC) 、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工, 由中低速加工发展到高速加工, 加工自动化技术发展十分迅速。

5.高强度钢板冲压技术是未来发展方向, 高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性, 在汽车上的使用量不断增加, 国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件, 所用材料的抗拉强度多在500 MPa以下。因此, 迅速掌握高强度钢板冲压技术, 是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。

6.随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展, 级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。形状复杂的冲压件, 特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件, 越来越多地采用级进模成形, 多工位级进模将是我国重点发展的汽车模具产品之一。

7.近年来, 除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具、钢推出外, 国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料, 是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性, 其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好, 而且成本比合金铸铁低, 值得推广应用。

8.模具的精细化制造是必然趋势, 所谓的模具精细化制造, 具体表现为冲压工艺和模具结构设计的合理化、模具加工的高精度、模具产品的高可靠性和技术管理的严密性。模具精细化制造的实现除了靠技术上的精益求精, 还要靠严密的管理。此外, 我国汽车模具未来需求量较多的模具类型除了将向多工位自动化模具、级进模发展外, 还会向多功能模具和热成型模具发展。

模具作为工业之母, 模具质量的高低直接决定了产品的整体质量的情况, 模具行业40%以上的产品都是汽车模具, 汽车行业作为制造行业中的重中之重, 汽车模具的行业发展与下游汽车行业的发展息息相关, 下游汽车行业的稳步快速发展将极大推动汽车模具行业的发展。近年来, 我国汽车制造企业每年推出的新车型上百种, 这些新车型相当大的一部分是在保持发动机及汽车底盘基本不变的情况下, 汽车外观的变化, 即车身覆盖件的不断更新, 而汽车覆盖件的更新均需要汽车模具作为基础装备, 模具属于消耗品, 用量较大, 90%的零部件都是必须通过开制模具解决;同时使用冷作、热作、塑料模具钢, 平均每万辆汽车消耗模具0.12 t。一般情况下, 制造一辆普通轿车本身便需要约1500个模具, 当中有接近1000个冲压模具和超过200个内饰件模具, 由此可以看出汽车的款式是由汽车覆盖件模具决定的, 对汽车模具产生了巨大的需求, 显现了其在汽车制造工业中的决定性地位。

近20年来, 我国汽车工业高速发展, 汽车产销量已逼近3000万辆。汽车产业的高速发展直接带动了汽车模具行业的发展。根据国家统计局的统计数据, 2017年我国汽车模具的销售收入为2663.42亿元。另据权威机构发布的《2018-2023年中国汽车模具行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示, 从2001年起全球模具行业一直处于稳步上升态势, 平均增长率达到5%以上, 在美国、德国和日本等发达国家, 与汽车相关的模具需求占模具总需求的40%以上, 全球汽车模具的市场规模已经超过500亿美元, 汽车模具占模具行业的市场份额约1/3。作为全球最大汽车市场, 预计2023年中国汽车产量将达到4182万辆, 年均增速在6.0%左右, 而对于汽车模具的需求将达到500 t左右, 市场前景不可估量。

中国汽车行业经历了十几年的飞跃发展逐渐进入了平缓期, 在行业增长放缓、交通基础设施有限背景下, 企业必须依靠自身产品质量来吸引消费者, 品牌、创意、性价比高都能使未来竞争者获得优势, 基于以上原因, 汽车企业将会把更多精力放在性能开发和外观改进, 另外, 近几年电动车的放量也将带动车型的改造更替, 车型的改善为汽车模具制造商提供了机遇和挑战。