
模具是工业生产的基础装备,各行业平均75%的粗加工零件和50%的精加工零件都是由模具成型的。在汽车行业,占比较大。每辆新车的开发平均需要2万多个零件,这些零件中95%以上需要模具 制造批量加工,包括钣金零件、压铸件、冲压零件、塑料零件、电子元器件等,各行业门类繁多。
在国内,模具制造属于专用设备制造行业,种类繁多,包括10大类46小类,涵盖了金属和非金属成型的各类专用工具。
汽车模具类型
汽车模具主要有冲压模具、注塑模具、铸造模具等,其中冲压模具约占40%。在冲压模具,汽车覆盖件模具,再次占据了主导地位,所以“汽车模具”往往是指“汽车冲压模具”或“汽车覆盖件模具”。
一般来说,一辆新车需要1500对以上的车冲压模具、注塑模具800对、钣金模具300对和压铸模具100对。
每一次整车更换都需要模具价值上亿元。比如大众帕萨特整套车身模具价值超过2.5亿元。汽车覆盖件模具是汽车车身生产的重要工艺装备。由于尺寸大、技术标准高、工作剖面复杂,通常设计 制造占据了整车开发周期的2/3,是汽车型式转变的主要制约因素。
上世纪末,国内汽车公司模具主要生产卡车、农用车车身模具和汽车结构件模具。
近年来,随着企业综合实力的提高,轿车翼子板、整体侧墙、四门三盖、大型复合地板等主要零部件覆盖件模具,都实现了国产化。
随着汽车等行业的快速发展,我国模具行业连续多年实现快速增长。受疫情影响,2020年中国模具行业市场规模下降,2021年中国模具行业市场规模上升至3028.33亿元,其中汽车模具约占30%。国内模具企业多达2万家,远高于日本的1万家,美国的7000家,德国的5000家。
注塑模具实现轻量化
在双碳目标的指引下,各国车企纷纷开始研发轻量化。
根据研究,车辆质量每减少10%,燃油效率可提高6-8%,整车质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3-0.6L。
由于重量较轻,广泛应用于汽车模具野战注塑模具中,目前发达国家的汽车内饰基本实现了塑料轻量化,而塑料在汽车上的应用正从内饰向外饰、车身、结构件发展,如奔驰Smart。
3D设计和模拟软件发挥了突出的作用。
模具的三维设计是数字化模具技术的重要组成部分,是实现模具 设计、制造与检查一体化的基础。日本丰田、通用等公司已经实现了3D 设计模具并取得了良好的应用效果。除了有利于集成化 制造的实现之外,另一个优点是便于干涉检查,可以用于运动干涉分析,从而解决了2D设计中的一个难题。
冲压成型过程模拟(CAE)效果突出。随着计算机软硬件的飞速发展,它发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家,冲压成形过程(CAE)的模拟技术已经成为模具设计制造过程的必要环节,广泛应用于成形缺陷的预测和优化。
国内众多汽车模具企业在CAE的应用上也取得了显著进展,大大节约了冲压模具的试制成本,缩短了研发周期,成为保障模具质量的重要手段。