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模具产业现状和对模具钢的要求

2017-07-12 11:18:57 昆山万特豪金属制品有限公司 阅读

模具是提高机械产业产品质量和竞争力的重要工具。模具广泛用于树脂、金属、橡胶、玻璃等各种工业产品的制造。用于高精度部件制造的模具,其精度要高于部件精度。模具不仅对所加工部件的外观、性能和精度的提高有很大作用,而且对部件大量制造的稳定性也有很大影响。例如新兴国家的模具制造部件,由于模具的质量和结构的差异,部件制造总时间的差别有20倍之多。
在模具设计时,要考虑到许多问题。这些问题是新材料·新功能部件的成形性、多个工序单一化、部件轻量化、部件耐蚀性提高、部件强度提高、难加工材料的加工、复杂形状部件加工、不同材料的一体化成形以及降低制造成本和提高生产效率。模具是制造具有竞争力机械产品的不可或缺的工具。一个国家的模具产业的发展与这个国家的机械产业的实际情况和发展方向有很大关系。

1模具的分类和各种模具的生产规模
模具的分类方法很多。按照模具的加工方法可以分为两大类。一类是成形模具(Mold),另一类是冲压模具(Die)。成形模具的代表是塑料成形用模具。冲压模具的代表是金属冲压成形用模具(表1)。模具还可以细分为冲压用模具、塑料成形用模具、压铸用模具、锻造用模具、铸造用模具、粉末冶金成形用模具、橡胶用模具、玻璃用模具。在工业统计中分为金属用模具和非金属用模具。统计结果表明,日本模具产值最多的是冲压用模具(2013年39%)其次是塑料成形用模具(34%)(图1)。这两种模具产值占日本模具总产值的73%。但近年来这两种模具产值有所下降,2013年和1997年的产值相比,冲压用模具产值下降到1997年的58%,塑料成形用模具产值下降到1997年的48%。这两种模具的产值之和占模具总产值的比例不到70%。近年来产值增加的模具是压铸用模具、锻造用模具。
2模具产业发展的全球化竞争时代到来
图2是1967年以来日本模具销售额的变化、模具制造工艺的发展和模具市场的变化情况。第二次世界大战后的日本经济复苏过程中,影响经济发展的是高质量模具、加工机械和素型材的缺乏。因此,全国大力发展模具产业。当时的一个大的机遇是基于1956年日本颁布的机械工业振兴临时措施法(机振法)的中小企业专业化和部件制造产业的扶植政策。模具产业于1957年成立了日本模具工业会,模具产业成为机振法规定的扶植产业。在机振法颁布的50年代,模具制造是劳动密集型产业。设计和生产没有明确的分工,在工厂,设计和制造混在一起完成模具制造。模具一般是依靠经验,利用画线方法制造出来的。模具制造主要是利用锉刀、钻床、车床等工具的手工作业。这个时期的机械化的时间比例为20%,即模具制造时间的80%是手工作业。模具制造主要依靠技工的技术。
上世纪70年代日本处于经济高度增长期,模具的主要用户汽车制造业、电机、电子产业有了很大发展。相应地,模具产业也顺利发展。1983年模具产业进入一兆日圆产业行列。这个时期的模具产业处于非常景气的时期,设备购买资金充足,对设备进行了大量投资。70年代中期到80年代中期迎来了模具生产工艺的大变化时期。由于计算机技术的发展,信息技术导入模具产业。多工序自动数字控制机床、数控镗床、数控磨床、数控电火花印花机、数控线切割机等各种数控设备导入模具制造业。由于典型的信息化设备多工序自动数字控制机床等数控机床的普遍采用,形成了目前的切削加工技术的基础—计算机技术用于模具制作。这个时期的模具制作的机械化时间比例提高到70%。这个时期,在设计方面,根据过去的设计经验,形成了许多技术诀窍。
80年代中期到90年代中期,数控化的模具加工机械与模具设计相结合的研究工作十分活跃,引入了模具设计、生产的CAD/CAM。90年代以后,CAD/CAM得到普遍应用,并形成了2维、3维CAD/CAM。由于计算机技术的快速发展,数控机床换成了利用计算机的CNC机床(计算机数字控制机床)。此外,设计前的模拟技术精度也得到提高。这个时期的模具制作的机械化时间比例提高到80%。模具制造业的生产方式实现了利用高端设备的生产方式,形成了目前的计算机技术与高加工技术相结合的日本模具制造业。
1985年以“广场协议(Plaza Agreement)”为契机,日本制造业积极向海外拓展。在海外的日本制造业厂家在当地购买不到高质量的模具,所以高质量模具要从日本购入。1991年日本出现了泡沫经济。这些因素促进了日本模具产业的快速发展,1991年模具业销售额达到历史峰值1兆9575亿日圆。此后泡沫经济破灭,模具销售额急剧下降,但由于国内经济复苏和海外模具需求的扩大,1998年模具业销售额达到历史第二峰值1兆8954亿日圆。此后到2000年代由于国内经济低增长、模具用户向海外扩大,以及亚洲模具质量提高,日本模具业销售额没有增长,1997~1998的亚洲经济危机和2001年日本IT泡沫经济破灭,导致模具业销售额下降。此后由于经济复苏,2006年模具业销售额达到历史第三峰值1兆7875亿日圆。
2008年的世界金融危机导致的世界经济不景气,对日本模具业有很大打击。2009年模具业销售额下降到1兆1590亿日圆。比2008年减少了32%。不论企业规模大小,整个模具业都受到了冲击。工业统计表明,日本2009年的模具业销售额仅为历史峰值的1991年的59%,2006年的65%。
日本模具产业面临的外部环境也发生种种变化。由于模具用户向海外转移,国内模具需求量减少,这对日本模具产业有很大打击。此外,国内经济增长停滞和廉价进口产品引起的通货紧缩,以及家庭少子化导致的劳动力市场缩小等等都对模具业产生很大影响。1990年以后,日本模具业的市场环境发生很大变化,出现了严酷局面。在这种竞争激烈的环境中,要求日本模具业在经营理念、设计、质量、价格、交货以及售后服务等方面提高进竞争力。此外,模具用新材料不断出现,采用这些新材料的模具开发的要求也很强烈。
3亚洲新兴国家模具产业兴起引起模具供应链变化
近年来韩国、中国、泰国以及台湾地区的模具产业有了很大发展。这些国家和地区最初进行塑料用模具和压铸模具等成形模具的生产,高强钢冲压模具和连续冲压模具等冲压模具和精密锻造用模具的发展比较迟缓。由于日本等外资企业的进入和技术协作,当地企业进行技术吸收和提高、逆向工程(reverse engineering)、加工机械和数控机床等模具制造机械技术的飞跃发展,本地模具市场的迅速扩大等因素,90年代以来,新兴国家和地区的模具产业有了显著进步。最初这些国家和地区的高端模具从日本和其它先进国家进口。从90年代开始,本地生产的高端模具不断增加。2000年代后期,韩国大型汽车制造企业用的塑料成形模具基本上从中国进口,冲压用模具的本地化比例快速增加。图3是世界模具销售额的变化。可以看出中国模具销售额的增长速度非常快。模具产业发展起来的韩国、模具业迅速发展的中国,在模具出口方面也做了很大努力。过去亚洲的高端模具依赖于日本进口,日本是第一模具输出国。现在情况发生了很大变化,中国和韩国占据模具输出大国地位,已经是常态。最初这些国家只生产成形模具,进入2000年代这些国家制造的冲压模具也到处可见。亚洲的模具供应链发生了很大变化。
4对模具用特殊钢的期望:材料开发和标准化
表2是模具制造企业和模具相关企业对模具用特殊钢的期望。日本模具竞争力的源泉之一是高质量的特殊钢。对模具用特殊钢的要求是价格和性价比的应对、防锈防裂措施、新材料开发以及模具材料和价格的标准化等等。在模具行业激烈竞争的环境中,高质量模具钢的供给是提高模具行业竞争力的重要因素。模具特殊钢制造厂和模具制造厂密切协作和相互支持,将会使日本模具业有进一步的发展。