淺析我國模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王 稱

（天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350）

1 模具技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 我國模具行業(yè)的總體現(xiàn)狀

“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已取得了共識，在電子、汽車、電視、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零件都是依靠模具成型，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低耗能，是其他加工制造方法不能比擬的，也是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前我國中低檔模具已供過于求，而以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量模具自給率還較低，只有60%左右，有很大一部分仍依靠進(jìn)口。2009年至今，我國每年進(jìn)口模具約20億美元，多為高檔精密模具，而出口模具以中低檔為主，技術(shù)含量和附加值都較低，故我國模具技術(shù)與國外優(yōu)先發(fā)展的日本、德國相比還存在一定的差距，但是隨著近十幾年來的學(xué)習(xí)，我國模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，朝著更好的方向發(fā)展。

1.2 高校模具專業(yè)現(xiàn)狀

近年來，我國模具工業(yè)快速發(fā)展，模具技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。模具是制造業(yè)的根基，模具產(chǎn)業(yè)的水平是一個國家制造業(yè)水平的標(biāo)桿。而高校模具專業(yè)培養(yǎng)了模具行業(yè)設(shè)計、制造、管理、服務(wù)的一線高技能人才，在模具高技能人才培養(yǎng)方面起著關(guān)鍵作用，肩負(fù)著不可推卸的責(zé)任。隨著高職教育的改革與發(fā)展，在國外職業(yè)教育借鑒與引入的背景下，高校模具設(shè)計專業(yè)亟須進(jìn)行改進(jìn)和提升。目前，各職業(yè)院校該專業(yè)設(shè)置較多，但培養(yǎng)出的人才不能畢業(yè)后馬上承擔(dān)技術(shù)性較強(qiáng)的相關(guān)工作，需要經(jīng)過企業(yè)的培訓(xùn)和師傅教授才能到崗，且至少需要10年的時間才能經(jīng)驗成熟。應(yīng)用型模具設(shè)計人才培養(yǎng)在我國是1種正在發(fā)展中的教育類型，為應(yīng)用型模具設(shè)計人才進(jìn)行一定的實踐培養(yǎng)是非常重要的。

目前，我國為了構(gòu)建應(yīng)用型模具設(shè)計人才培養(yǎng)體系，在各大高校組織了關(guān)于應(yīng)用型模具設(shè)計人才培養(yǎng)的創(chuàng)新實踐，其目的就是進(jìn)一步提升應(yīng)用型模具設(shè)計人才在社會中的就業(yè)率，從而在不斷培養(yǎng)應(yīng)用型模具設(shè)計人才的同時，還能夠促進(jìn)各大企業(yè)的發(fā)展。然而，應(yīng)用型模具設(shè)計人才設(shè)計實踐教學(xué)還存在問題，例如實踐教學(xué)方法不能體現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。筆者將進(jìn)一步分析應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模具設(shè)計實踐教學(xué)存在的問題，并提出對策。

2 模具技術(shù)影響因素分析

從技術(shù)角度來看，中國的模具設(shè)計加工和制造技術(shù)正在趕超國際水平，企業(yè)管理技術(shù)接軌于國際水平，但中國模具行業(yè)企業(yè)仍需努力學(xué)習(xí)，牢牢掌握世界模具技術(shù)的發(fā)展方向，充分發(fā)揮主觀能動性，腳踏實地、充滿信心地創(chuàng)造美好的未來?，F(xiàn)從以下3個方面因素進(jìn)行簡要分析。

2.1 軟件設(shè)計技術(shù)

模具的設(shè)計和制造是集成設(shè)計、制圖、規(guī)劃制造工藝、生產(chǎn)加工等于一體的工作過程，CAD聯(lián)合CAPP及CAM軟件技術(shù)在模具設(shè)計和制造中的應(yīng)用，有效減少了模具設(shè)計和制造所耗時間，為模具的數(shù)控加工奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。模具本身型腔大多是曲線或曲面的，由于這個特征，關(guān)于模具的設(shè)計和制造往往是整體的、全面的，所以在設(shè)計和建模時采用CAD技術(shù)，在模具制造工藝中采用CAPP軟件，在虛擬制造過程時采用CAM技術(shù)，在生產(chǎn)加工中采用數(shù)控技術(shù)。最近幾年，隨著CAD技術(shù)、CAPP和CAM等商用應(yīng)用軟件的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，計算機(jī)不再局限于設(shè)計模具和編制數(shù)控程序之中，也被運用于模具成型和銷售之中。由此可見，關(guān)于計算機(jī)技術(shù)或應(yīng)用軟件在模具設(shè)計和制造中的應(yīng)用研究值得關(guān)注，其發(fā)展前景不容小覷。CAD技術(shù)應(yīng)用于模具立體模型設(shè)計，CAPP軟件應(yīng)用于模具制造工藝規(guī)劃，CAM軟件應(yīng)用于模具設(shè)計和制造的技術(shù)路徑選擇，CAD聯(lián)合CAPP及CAM軟件技術(shù)在模具設(shè)計和制造中的應(yīng)用，有效減少了模具設(shè)計和制造所耗時間，釋放了相關(guān)人員的勞動壓力，為模具的數(shù)控加工奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 硬件技術(shù)

近年來，中國模具制造業(yè)一些骨干企業(yè)先后引進(jìn)了高速銑床和高速加工中心，并在模具加工中發(fā)揮了重要的作用。但不同類型的模具有不同的加工方法，同類模具也可以用不同加工技術(shù)去完成。模具加工的工作主要集中在模具型面加工、表面加工和裝配，加工方法主要有精密鑄造、金屬切削加工、電火花加工、電化學(xué)加工、激光及其它高能波束加工，以及集2種以上加工方法為一體的復(fù)合加工等。例如，當(dāng)前國外高速加工機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速已超過100000r/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)120m/min，加速度可達(dá)1～2g，換刀時間可提高到1～2s。這樣可大幅度提高加工效率，并可獲得Ra≤1的加工表面粗糙度，可切削60HRc以上的高硬度材料，給電火花成形加工帶來挑戰(zhàn)。隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高，機(jī)床結(jié)構(gòu)及其所配置的系統(tǒng)及關(guān)鍵部件和零配件、刀具等都必須配合，令機(jī)床造價大為提高。中國進(jìn)口的高速加工機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速在短期內(nèi)仍將以10000～20000r/min為主，少數(shù)會達(dá)到40000r/min左右。雖然向更高轉(zhuǎn)速發(fā)展是必然方向，但目前推廣應(yīng)用還存在著一定的局限性。所以說，模具技術(shù)的發(fā)展離不開有效的硬件設(shè)備匹配。目前，一些小型的模具企業(yè)局限在中低端的模具技術(shù)水平，沒有引進(jìn)先進(jìn)的模具設(shè)備，導(dǎo)致工作效率和自動化程度低，精密化和大型化更是達(dá)不到，從而設(shè)備的加工穩(wěn)定性和易操作加工及表面完整性上存在差距。此外，我國當(dāng)前還缺少高性能綜合技術(shù)專家系統(tǒng)的研發(fā)。

2.3 人員因素

目前中國各地模具企業(yè)普遍遇到了人才短缺的問題，人才短缺已成為制約模具技術(shù)水平進(jìn)一步提高、模具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。招聘企業(yè)對機(jī)械、電子類人才的需求一直居高不下，其中模具類職位更是名列前茅，模具技術(shù)人員前途一片光明。在裝備制造業(yè)的帶動下，中國模具工業(yè)在近5年間發(fā)展迅猛。這一行業(yè)不斷有新興企業(yè)，如港資、臺資企業(yè)和外資企業(yè)加入進(jìn)來，而原來的企業(yè)也在追求更大發(fā)展，同時模具技術(shù)水平不斷提高，這些對模具人才有了更多、更高的需求。專家分析認(rèn)為，中國目前的模具人才培養(yǎng)滿足不了模具行業(yè)快速發(fā)展的需要：中國職業(yè)教育培養(yǎng)出來的機(jī)械設(shè)備操作工，往往不具備模具設(shè)計與制造、編程的能力；而高校培養(yǎng)出的學(xué)員理論水平較高，但由于軟硬件設(shè)施的限制，實際技能不夠，不能滿足模具企業(yè)的實際需要。此外，模具行業(yè)的人才需要經(jīng)驗積累，一般的模具設(shè)計學(xué)習(xí)需要2-3年，而1名可以獨立設(shè)計模具的優(yōu)秀設(shè)計師要有10年左右的從業(yè)經(jīng)驗，對于剛?cè)胄械某鯇W(xué)者是枯燥和艱苦的，常常半途而廢，導(dǎo)致技術(shù)人才嚴(yán)重不足。

3 模具技術(shù)發(fā)展建議

3.1 加強(qiáng)職業(yè)教育專業(yè)發(fā)展

模具設(shè)計專業(yè)學(xué)生除了要掌握基本的操作能力之外，還要不斷增加一些較為復(fù)雜化、多元化的操作能力學(xué)習(xí)。只有在這樣的情況下，才能不斷提高模具設(shè)計專業(yè)學(xué)生的實際操作能力。加強(qiáng)職業(yè)教育專業(yè)發(fā)展可以在以下方面努力：（1）增加與實踐教學(xué)相符合的技能實驗培訓(xùn)。改變單一的教學(xué)模式，逐漸增加實驗教學(xué)法案例分析法，增設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實踐。通過對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模具設(shè)計實踐教學(xué)改革存在問題的研究得知，在模具設(shè)計實踐教學(xué)過程中，一些學(xué)校以一門課程為主進(jìn)行考核，很少會將多種實踐課程進(jìn)行綜合實踐。（2）增強(qiáng)校企合作，校企合作是對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模具設(shè)計實踐教學(xué)改革的重要途徑。把學(xué)生送入企業(yè)和模具技術(shù)工人一起參加模具設(shè)計及制作過程實踐，零距離接觸模具企業(yè)的文化、更多的模具結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)中遇到的問題，可以增長見識、開闊眼界。（3）加強(qiáng)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模具設(shè)計實踐教學(xué)改革，這不僅是社會企業(yè)的發(fā)展需求，還是學(xué)生及高校發(fā)展的需求。隨著社會的快速發(fā)展，企業(yè)間的競爭日益激烈，企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求非常大。基于此，對于模具設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，應(yīng)不斷通過實踐教學(xué)改革進(jìn)一步實現(xiàn)。即實踐教學(xué)內(nèi)容的改革、改變實踐教學(xué)方法，增設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實踐、啟發(fā)式教學(xué)、校企合作等。只有在教學(xué)改革下，模具設(shè)計應(yīng)用型人才才會得到好的發(fā)展與進(jìn)步，并適應(yīng)社會及企業(yè)的發(fā)展需求。

3.2 加強(qiáng)管理，建立健全模具技術(shù)人才培養(yǎng)機(jī)制

機(jī)械行業(yè)中常說的“3分技術(shù)7分管理”說明了管理的重要性。模具企業(yè)中現(xiàn)代企業(yè)制度和各項創(chuàng)新機(jī)制的建立和運行，既是管理技術(shù)的核心，也是模具制造成功和企業(yè)發(fā)展的保障。模具企業(yè)應(yīng)該適當(dāng)提高模具人才的待遇，能招來人并能留住人，并且建立有效的培訓(xùn)制度，保證自己的人才長期的成長下，帶動其他員工一起進(jìn)步成長。要認(rèn)識到“企業(yè)培養(yǎng)的是模具人才，而不是競爭對手”。作為模具技術(shù)人員，最好是在資金、人脈、技術(shù)都有了一定基礎(chǔ)之后，特別是有了穩(wěn)定的客戶之后再來創(chuàng)業(yè)比較好。想先把攤子鋪起來再去找客戶，往往會非常困難，一旦出現(xiàn)問題，資金鏈斷掉就難以為繼了。

3.3 創(chuàng)新模具設(shè)備的應(yīng)用

模具從業(yè)人員在日積月累的工作中，應(yīng)積極培養(yǎng)創(chuàng)新意識，總結(jié)日常硬件設(shè)備使用過程中的不足，積極提出創(chuàng)新思路，改變以往設(shè)備的工作路徑或原理，與軟件更好的結(jié)合，使之發(fā)揮更好的功效。不斷提高設(shè)備的工作的效率、自動化程度和加工的表面完整性；積極在設(shè)備的精密化和大型化、加工穩(wěn)定性、容易操作及優(yōu)良的性能價格比上下功夫；逐步改良完善，以滿足不同要求的高效節(jié)能及反電解等新型脈電源的研發(fā)，電源波形檢測及其處理和控制技術(shù)的發(fā)展。

4 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢

未來模具的發(fā)展主要向“4化”方向發(fā)展：

（1） 高精密化。

隨著最近幾年的不斷學(xué)習(xí)，我國的模具行業(yè)得到了飛速發(fā)展，發(fā)展了一批專門從事高精度模具制造的公司。意識到尺寸的精度是制造高精密高質(zhì)量、高科技含量產(chǎn)品最重要的因素。要做高精密模具，不外乎有設(shè)備和人才2個重要因素，但目前我國在最精密的領(lǐng)域跟國外還有一定距離。畢竟，對于我國而言，制造業(yè)是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，因此國家給與了高度的重視，不遠(yuǎn)的將來定會實現(xiàn)超越。

（2） 自動化、智能化。

自動化、智能化是提高效率的保障，隨著各種配合模具生產(chǎn)的自動化設(shè)備（主要是機(jī)械手）的普及，以及模具內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)件的智能化程度提升（主要是熱流道），模具生產(chǎn)的效率越來越高了，而且會朝著更高、更好的境界發(fā)展。未來的發(fā)展應(yīng)該是一個工廠只有幾個人，其余全是機(jī)器、電腦。以后的工廠只有3種人：管理人，技術(shù)人和機(jī)器人。

（3） 新型化。

隨著技術(shù)革新，讓原來的很多不可能變成了可能，很多原來很復(fù)雜曲折的方式變得很簡單。這些都是模具行業(yè)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，具體來說，是模具設(shè)計師們的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。能否掌握新型模具設(shè)計與制造技術(shù)，是一家模具企業(yè)生存的命脈。掌握模具高新技術(shù)需要深厚的設(shè)計和制造底蘊(yùn)，這些高新技術(shù)也成為公司打品牌的資源，爭取更優(yōu)質(zhì)客戶的籌碼?，F(xiàn)在的戰(zhàn)爭是無硝煙的技術(shù)之戰(zhàn)，血拼價格不如血拼技術(shù)。只要在技術(shù)上創(chuàng)新，做到模具新型化，即使價格高一些也會有大量的客戶，這就是品牌的力量。模具永遠(yuǎn)都是以技術(shù)和質(zhì)量取勝的行業(yè)。

（4） 融合化。

融合化即產(chǎn)品研發(fā)與模具高度融合。這個趨勢也是必然的，這種改變是比流水線代替全能模具師傅更能影響制造業(yè)模式的一種改變。簡單而言，就是模具設(shè)計師和產(chǎn)品研發(fā)融合成一個新的崗位，一個能夠負(fù)責(zé)整個產(chǎn)品從外觀到機(jī)構(gòu)、再到模具、到模具加工、模具生產(chǎn)、產(chǎn)品組裝一系列工作的全新的崗位，成為制造業(yè)絕對的核心。

5 結(jié)束語

作為制造業(yè)兩大核心之一的模具技術(shù)，即使現(xiàn)在模具行業(yè)存在技術(shù)難題，也不能夠否定這個行業(yè)，特別是這樣一個基礎(chǔ)行業(yè)。隨著模具技術(shù)的不斷革新，模具行業(yè)將迎來又一個黃金時代！

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