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    平码三中山论坛 www.mslzq.tw 摘   要:本文根据我国注塑模具,同日本注塑模具进行比对分析,并通过比较,以个人见解希望为提高中国的模具行业的整体水平给一点参考。同时希望中国对于日本要依照取其精华去其糟粕为原则,强我中华。

    关键词:注塑模具

    随着中国模具技术的不断提高,日本已失去了大部分模具在中国市场的竞争力,份额已大大缩减,只蜷缩在了极个别的高技术的模具领域,因为中国的加工水平与日本还有差距,再加上竞争激烈,中国企业利润微薄,无力开展大量的研发工作。但这只是时间问题,中国企业一定能全面超越日本企业。 对于日本这样一个自然资源严重匮乏的国家来说,人的创造力是唯一的资源。只有依靠人不断创造出新的产品,日本才能够在这个全球化的时代得以生存和发展,从这个意义上来说,把制造业称为日本的立国之本是恰如其分的。正是因为如此,中国模具行业的繁荣,才会如此刺激日本产业界的神经。有着丰富资源的中国如果掌握了制造业的精髓,并能不断将其升华,那么日本生存的根基就会受到动摇。为了应对来自中国的威胁,日本模具企业绞尽脑汁。由于具有技术上的优势,因而充分发挥日本模具企业高、精、尖的技术特点,就成了普遍的共识。日本政策研究学院教授桥本久义认为,一般来说中国模具与日本模具相比是“1/3的成本、1/2的质量”。也就是说,根据质量要求的不同,一部分用户会满足于“1/3的成本、1/2的质量”,另一部分则不会。这就是日本模具行业在面对中国同行竞争时自信的根本。本文希望透过对比,给在模具行业的中国机械工程师一个参考,如何提高我国的模具技术及质量给出一些参考意见。

    1 从模具的设计、精度、寿命、使用、保养及维护方面列出中日模具的比对。

    • 中日模具设计比照。

    1.1.1模具的选材

    (一)满足工作条件要求

    1.耐磨性

    坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

    硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

    2.强韧性

    模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。

    模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

    3.疲劳断裂性能

    模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

    模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

    4.高温性能

    当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。

    5.耐冷热疲劳性能

    有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

    6.耐蚀性

    有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。

    (二)满足工艺性能要求

    模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

    1.可锻性

    具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

    2.退火工艺性

    球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。

    3.切削加工性

    切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。

    4.氧化、脱碳敏感性

    高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。

    5.淬硬性

    淬火后具有均匀而高的表面硬度。

    6.淬透性

    淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。

    7.淬火变形开裂倾向

    常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。

    8.可磨削性

    砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。

    (三)满足经济性要求

    在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。

    以上为国内厂商的选择标准和项目。其实在此基础上,日本更注重按照产品的需求来选择材料,如果一个产品寿命是5年,选用10年~20年都可使用的材质,是根本不必要的浪费;相反,如果为了经济和加工选择了低要求的材料,没有用到5年已经要报废了,结果又开一套,导致费用的double。这些都是不必要的浪费。所以根据产品的特性需求选择是更高一筹的选择。

    1.1.2模具的设计

    从设计方面模流分析,中国和日本差异不大。但中国更注重模具的形状设计,形状设计和实际的基本一致,没有考虑到材料的膨胀和变形及收缩比率。所以往往注塑的成品同实际公差比较大。另外中国的模具行业发展比较晚,导致设计经验不足。从而设计是过分依赖于国标,没有考虑实际的使用的相关内容。也没有详细的针对性的经验标准的传承文件及技术公告。新手也比较多。依据个人的认知设计和传承,往往都是部分的经验值及专业性的内容流失。例如:设计PBT,PET等易产生废气的材料的模具时,按照中国国标的板厚设计的,当使用一段时间后,会产生很多毛边。大部分是因为板厚不足,导致模板变形形成缝隙。注塑成型时产生,在模腔产生的气体附在结合缝隙处。新的模具使用时为弹性变形,产品不会产生毛边,但使用一段时间后,这种弹性变形已经变成塑性变形时,产品开始产生毛边。并且这种毛边去除困难。产品的品质无法使用。

    • 模具的精度和寿命

    模具精度的内容包括四个方面:尺寸精度、形状精度、位置精度、表面精度。由于模具在工作时分上模、下模两部分,故在四种精度中以上、下模间相互位置精度最为重要。

    模具精度是为制品精度服务的,高精度的制品必须由更高精度的模具来保证,模具精度一般须高于制件精度2级或者2级以上。

     

    据了解在世界模具产业竞争日趋白炽化的今天,各国的模具产业为了提高自身的竞争力,使尽浑身解数。为了提高日本模具产业的竞争力,目前,日本正在加紧研发高精度长寿命模具,增加使用模具成型工件的次数,增加模具的使用寿命。

    如果日本模具生产企业能够普遍的提高模具的精度和使用寿命,便可减少下游模具使用行业的修补及更换模具的费用运行成本。这样就能够降低加工所耗费的总成本,使世界模具采购商更加青睐日本模具。因此,高精度长寿命或成日本模具产业的最大竞争力。

    在这种趋势的推动下,日本NAGASEINTEGREX公司提出了制造高精度模具用于量产的方案,并开发了高精度研磨模具的平面研磨机等。使用这些机床,可对经过淬火处理后的机械构造用碳钢S45C工件进行表面粗糙度(Ra)控制在平均为11nm、最大高度(Rz)为103nm水平的高精度镜面加工。而且,用普通的模具钢也可获得同等的精度。

    • 模具的使用和保养

    首先,模具的寿命和保养频率是成正比的。中国目前的使用,只要模具没有发现问题,不会特意对模具进行拆卸和保养。但这种做法非常危险,当发现问题以后再进行维修时,发现模具已经不能回复为原来使用状态。导致产品的品质越来越差,会大大减少模具使用寿命。因此需要对模具制定合理的保养和维护计划。例如:经常使用的模具,按照模次来制定保养计划;非经常使用的模具,也要按照时间制定保养计划。普遍认为不使用的模具不需要保养,这是个错误的认知,因为所用到的润滑油等是有保质期的,所以不使用模具也要定期保养。

    2、从从事模具行业人员的认知和专研的态度做对比。

    中国的从业人员,往往被大量的生产所累,只是为了制造而制造,没有对模具的实际产品和设计相结合,将经验得来的相关内容进行整理和存档,从而可以很好的传承相应的经验和检讨不足之处,也避免了设计不足重复的发生。

    日本的从业人员,一般在此行业都会从业几十年,更多的将生产的经验整理变成技术传承,并且不断的研制怎样才能一次性设计和生产出更好的模具。中国的从业人员当有十几年的经验已经算是经验充足的人员,但马上会为了急于赚钱而另立门户进行模具的生产和加工。大部分人缺乏敬业和专研精神。

     

    本文按照对比的方式说明现有的中国模具行业的现状,希望在三十年后,中国模具行业能追比日本,并具有大批的专业人员带领模具行业走向高精尖的道路。

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