精密模具制造自动化的实践及最新成果

精密模具制造自动化的实践及最新成果

赖纪峰

广东长盈精密技术有限公司

摘要：模具在工业发展中的作用很关键。而精密模具和机械制造自动化是相辅相成的。自动化技术的提高促进了精密模具的发展；反之，精密模具的发展要求更高水平的机械制造自动化技术。目前，由于精密模具行业具有极高的技术及和资金密集度，我国主要依靠进口设备来制造精密模具。为了长久发展，精密模具制造行业应积极开发具有自主知识主权的相关自动化技术。为此，本文研究了精密模具制造自动化的实践及最新成果。

关键词：精密模具；自动化；实践

相关资料显示，现今，中国约有二万家模具企业，且模具的市场规模已高达500亿元人民币，但是精密模具企业仅占全国模具企业的5%。而我国的精密模具水平远不及国外的。精密模具包括塑料模具和冲压模具两种。当前，中国的精密注塑模具的技术含量较高。目前，国产机床不受青睐，当中存在着许多问题。因此，我们应引进先进的自动化制造技术，提高现代模具的制造水平，并大力发展精密模具。相关研究内容如下：

1精密模具的发展现状

精度为5um以下的模具通常称为精密模具。目前我国精密模具企业不少，但是却只有少数的企业能做到5um以内。仅仅有不到50家的精密模具企业能达到微米级技术水平，并拥有接近国际先进水平的管理水平。

2回顾机械加工自动化应用

自动化技术在机械加工行业内是一种很常见的技术，在机械设备发明之初，就出现了各种各样的简单的机械自动化。计算机产生并结合机械设备后，才开始了现代人们常说的自动化。上世纪末，提出了计算机集成及柔性生产等制造系统。

西方发达国家，随着生产的需要，对机械加工自动化系统进行了发展，其推广应用是逐步进行的：简单--复杂、低级--高级、小规模--大规模。因此，这些国家的自动化系统的应用非常广泛。

而在中国，计算机集成及柔性等制造系统的发展稳定性却不高。上世纪末，学术界开始扭曲计算机集成及柔性等制造系统的概念。忽视了自动化的基础：财力、物力及信息化等，误认为好像自动化系统就是简单的计算机与机械设备的组合。

在这种学术界的影响下，有关政府部门也开始斥巨资进行若干样板工程，并且称其为高起点，但是却与实际脱离了。后来，那些样板工程，大多以失败告终，鲜见成功案例。为此，中国自动化系统的继续发展变得很缓慢。大致上总结失败的原因有：学术研究好高鹜远，严重脱离实际应用生产；一味贪念大工程，工作缺乏细节研究；有始无终，更别说进行长远规划了。

3精密模具制造自动化的现状

3.1分析模具制造自动化

目前，已经开启了模具制造自动化时代。先进的测量设备能保证模具质量、并实现流程控制。模具企业常常对精密加工设备进行在线测量和单机连线改造。对于模具加工的发展，关键在于单件并行加工、高精度在线测量、自动化加工控制等技术。基于信息化水平及精密度的提升，模具制造将渐渐提高有关CAD/CAE/CAM技术的集成水平。模具企业产业在不断扩大，促进了新工艺的推广使用和相关装配自动化设备、新型设备的进一步发展。进而未来制造业将朝向快速成形对增材的制造、并以这种制品开发方法与模具进行结合的方向进行发展。

3.2分析精密模具制造自动化

精密模具制造自动化来源于机械加工自动化。普通的自动化系统相对简单，常常仅自动化加工某种特定的零部件，而模具自动化系统的要求更高，需要对复杂性更高的相关工艺、更多的先进加工技术方法进行集成，而且对加工的柔性要求也更高。

实际上，自动化的概念非常广泛，模具自动化分四个步骤和阶段，

第一阶段是工装标准化及工艺流程标准化阶段，这是最重要的基础阶段。没有工装、工艺、流程的标准化，自动化无从谈起。

第二阶段是半自动化，在标准化的基础上数据流和工艺流从原来的人为输入设备，逐渐切换到使用自动化系统，让自动化控制系统与数控机台直接连机沟通，减少人为的错误减低对模具技师的依赖，提高机台有效稼动率。

第三阶段为自动化阶段，在半自动化的基础上，物流的流动由人手的搬运逐步切换到由系统控制机械手和机器人来进行物流搬运。

第四阶段为智能化制造，在前三个阶段的基础上，利用自动化系统的数据积累，优化各生产设备的加工工艺，自动调配生产的优先顺序，所有生产系统的数据与公司ERP的数据进行关联，为模具企业的生产计划及成本控制提供关键可靠的决策数据。

模具自动化实施的重点在于工程工艺数据流的效率优化、各工序加工机台精度的控制及误差补偿，NC刀具的寿命及补偿控制。

近五六年来，欧洲的精密模具制造业引入了越来越多的自动化系统。自动化技术的引入，可以降低人为原因导致的差错，使产品质量、生产效率、对设备的利用率及企业管理和信息化水平得以提高，而且能降低成本投入。而在实际使用中，不同的自动化系统会获得各不相同的功效。在德国、韩国等国家，很多企业应用自动化系统后，都取得了非常大的成功。而世界上，也存在因系统选择错误而倒闭的模具制造企业。

在诸多品牌中，瑞士EROWA生产的柔性自动化单元的性能非常优异。该公司自推出该自动化单元以来，在全世界范围内，已安装了80多套，在所有相似的系统中，该系统的发展速度属于最快的。

最近几年国内的模具自动化技术也取得了长足的进展，涌现出爱模、易模、模德宝等一批国内自动化系统集成的企业，为中国的模具自动化、智能化的推进打开了一个非常关键的突破口。

3.3我国精密模具制造的发展

（1）中国高档模具主要依赖进口

现如今，中国模具行业的技术含量不高，以生产中低档模具为主，而大部分高档精密模具都依赖进口。相关研究表明，主要是由以下原因导致这种局面发生的：

①中国的模具制造企业的工艺条件相差很大，导致制造的模具具有的质量和精度均很低下，而且，在使用寿命、外观及质量上，国产模具与外国的先进模具相差很大。

②我国模具生产的标准化程度不高，生产、销售、应用及推广标准件的水平均不高。现在，关于模具标准件的覆盖率，中国仅为40%～45%，但是国际一般水平却在79%以上，且中小模具更是高于80%。

③培养模具人才需要很长的时间来完成，多年工作经验积累是必须的。而且高校培养出的许多专业人才不具备实际的操作技能，且通过社会上各式各样的培训班，培养出来的学生水平也各不相同，很难满足要求。

④很多模具企业都属于民营企业，一般不具备先进模具设备和技术的导入功能，从而使中低档模具的市场竞争恶化。

（2）中国紧固件模具的发展

紧固件模具是中国模具行业的关键组成部分。近年来，中国模具行业取得了快速发展，因而紧固件模具也得以大力发展。在专业化、标准化及商品化方面，中国模具零件的生产水平有所提高，但是，那些技术含量高的先进中高档紧固件设备大多都依赖进口，而自产自用的紧固件，不仅性能低而且稳定性也不高，仅适用于低档模具。因此，中国紧固件模具制造水平与国际先进水平间的差距巨大。但是，我国正在逐渐优化模具产业结构，同时也在逐步提高紧固件模具制造的要求。中国紧固件模具将向高端方向发展，会扩大品种并提高精度。

3.4经济环境对精密模具质量的影响

针对如今模具制造行业剧烈的竞争现象，我国企业应加大高精密度模具的生产力度，以提高市场竞争力。而在现在的经济环境下，也要求提高模具的生产质量。模具的生产方法和精度决定着其使用寿命，而且模具的零部件精度对整体装配来说很重要。在模具生产过程中，应同时关注高精度加工工艺的选择及模具精度的检查。在保证设备自身精度的基础上，模具零件加工方法的改善也很重要。

4结语

总而言之，中国精密模具制造企业，应加大精密模具制造自动化技术的开发力度，并总结精密模具制造企业的经验，研发出能满足适合中国的精密模具制造要求的相关设备及自动化控制系统，不断提高自己的自动化技术水平，向高端市场迈进。本文资料可供相关人员研究使用。

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