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铸造模具/压铸模具 |
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我国压铸模具生产的现状与发展前景 |
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| http://cn.newmaker.com
6/20/2009 10:13:00 PM
佳工机电网
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一、前言
近年来，压铸市场异常活跃，压铸产业的高速增长带来了压铸模具制造工业的一片兴旺。根据中国模具工业协会经营管理委员会编制的《全国模具专业厂基本情况》统计，压铸模具约占各类模具总产值5%，每年增长速度高达25%。
这几年，各模具厂普遍加大设备投入，提升技术水平和制模能力，模具的质量有了转大的提高。总体来说，中、小型模具的制作完全可以满足国内的需求，大型、复杂、精密的压铸模具依赖进口的状况较大地得到改善；中、低档模具供大于求，大型且要求高的压铸模进口不少；出口的压铸模量年年递增；国内商品化模具总量已经超过一半，自产自用的模具已不再占主导地位。表1 我国铸造模具生产情况汇总
注：①铸造模具中约70%是压铸模具 ②表中统计范围为模具所统计到的企业 二、高速增长的原因
1.我国汽车工业高速发展，推动压铸模生产快速增长
众所周知，压铸件应用的范围很广，几乎涉及到所有工业领域，其中汽车零件的压铸件以其数量之大、品种之多、要求之严、品质之高以及有色金属材料用量之大名列首位，在整个压铸产业中占最大的份额。
当前，正值我国汽车工业进入高速增长期，产量连续多年大幅度增长，2006年产量超过700万辆，尤其是与压铸工业关联密切的轿车增长最快，急剧地增大对复杂、大型、精密压铸模的需求，因而作为压铸工业的重要支撑──压铸模具产业获得了前所未有的发展机遇。可以预测，未来几年我国压铸模的生产仍将获得主要来自国内汽车工业的强劲推力。表2 各国汽车零件压铸件占压铸总产量之比
 表3 我国汽车产量增长对压铸总产量的影响
 2.我国摩托车产品长盛不衰，持续推动压铸模生产增长
我国摩托车生产连续多年来产量全球第一，2006年高达2144万辆，年产百万辆以上的企业有8家，摩托车发动机所需的中型、复杂压铸模已全部国内制造，该行业向压铸模制造企业提供了持续的、稳步增长的巨大需求。
3.海外市场的拓展
经济全球化浪潮中，产业发展过程的国际分工正在形成，基于成本的压力，外商大量在我国采购压铸件，甚至还在中国设立压铸生产基地，可以预见，未来一段较长时间内，我国仍会承担着国际有色金属铸件及制品的生产制造任务。另一方面由于模具同仁的不懈努力，我国压铸模制作水平和能力有了很大提高，模具质量与先进工业国的差距逐步缩小，价格低廉驱使国外采购量剧增，巨大的海外模具市场的需求对我国模具产业兴旺起着推动作用。
三、我国压铸模制造业企业基本情况
我国压铸模生产厂点众多，但规模都不是很大，人数一般不超过300人，年产值不高于5000万人民币，生产效率较高的企业年人均生产率在20-30万元，绝大部分厂家以生产中、小型模具为主，模具的档次为中、低档。目前，我国压铸模具的使用寿命见表4。表4 目前我国压铸模使用一般寿命 （万模次）
 1.生产基地按地区的分布
压铸模生产厂家集中分布在我国沿海经济发达省、市以及汽车、摩托车生产基地。各大生产板块依次如下：
浙江省压铸模生产厂家主要集中在北仑、宁海、鄞州、余姚等地，近年来该地区发展快，厂房和设备投入很大，不少企业还增加了压铸铸件生产。尤其是被称为“中国压铸模之乡”的宁波北仑区，目前是国内压铸模具生产最密集和商品模供应最多的地区，当地压铸模制造企业400多家，每年销售商品模超7亿元人民币，其中年销量上千万元的企业有16家，而像清林、东岙、恒山模具专业村年产值均在亿元以上。生产规模较大的专业厂家有：宁波市北仑辉煌铸模实业有限公司、宁波车灯电器有限公司、宁波鑫达模具制造有限公司、宁波勋辉电器有限公司、宁波臻至机械模具有限公司、宁波华朔模具机械有限公司、宁波鑫海模具有限公司、宁波诚盛有限公司等。
广东省压铸模生产主要在广州、东莞、深圳、佛山等地，厂点相对分散。由于经济开放较早，吸收国外先进技术较快，该地区外向型企业较多，有一批台资、港资、日资的模具生产厂商，整体上模具质量较好，模具出口量较大。生产规模较大的专业厂家有：广州市型腔模具制造有限公司。
除浙江省外，华东地区压铸模生产厂家主要在上海市和江苏省（苏州、常州、昆山），该处凭着紧靠我国工业重镇和汽车产业的地域优势，发展势头强劲，面对着外商或合资企业的需求，新建的企业普遍起点较高，员工素质好，发展势头大。其中生产量较大的专业厂家有常州康利达顶坚模具有限公司。
在上述三个地区压铸模生产所需的钢材、电极材料、液压元件及模具各类相关配件品种最齐全和供应最畅通，模架制造、外协机械加工、外协电极制作、热处理协作厂家最为集中。
此外东北的吉林省、辽宁省和西部的四川省、重庆市压铸模的产量也不少。
如：共立精机（大连）有限公司，现在是一家完全由中国人运作的日本独资企业，该企业内部管理严谨，生产效率较高，借助日本先进制模技术来发展民族品牌。
2.生产厂点的企业类别
全国压铸模生产企业大体可以分为以下几类：
第一类是压铸模制造专业厂。这类企业服务于全社会，承接各行业所需的各类型的压铸模具，设备较先进，技术较优良，规模相对大些，目前是我国商品模具的主要供应商。
第二类是隶属于压铸企业的模具车间或分厂。这类企业能贴身服务于本企业，服务及时，对自需模具的产品技术要求清楚，把原来引进的国外模具进行国产化复制，有“近水楼台先得月”的优势，能基本满足本企业模具自给的需要，有些还少量承接企业外的任务，有时也会把一些难度大、时间急的模具发到专业厂去制作。近年来不少压铸厂不再加大制模设备投入和缩小规模，改为以模具维修和保养为主。这类企业其中规模较大的有：重庆渝江新高模具有限公司、大连亚明汽车部件制造有限公司、高腰鸿图模具制造有限公司、南海市文灿压铸有限公司、成都兴光压铸工业有限公司、上海乾通汽车附件有限公司、上海皮尔博格有色零部件有限公司等。
第三类是铸造模具、塑料模具厂兼造压铸模，企业呈现产品的多元化。如一汽铸造模具设备厂、东莞忠信制模有限公司、联盛（番禺）塑料五金模具有限公司、象山同家模具制造有限公司、宁波合力模具有限公司等，上述厂家都是一些实力很强的模具企业。
目前全国压铸模制造厂家大部分是非公有制企业，星罗棋布、数量众多的个体、民营企业正在对我国模具行业和相关产业的发展作出贡献，这类企业具有很强的市场适应能力和资本增值能力，对市场需求反映敏捷，产出最大，生存力最强。
四、压铸模生产的新动向
这几年，压铸模品种、产量、综合设计水平，产品的复杂、精密程度，模具的大型化，以及企业的工装设备，工作环境，加工和检测手段等均有很大提高，应该说是我国有史以来提升最迅速的时期。但是压铸模的制造总体来说与国外先进工业国家相比差距还很大，大致相当于他们90年代末的水平，模具结构复杂些的还多是步人后尘，以造复制模为主，创新点不多。制造过程中普遍存在质量控制不够严谨、制造精度差些，以及设计时对模具的热平衡分析、冷却系统设置、零件的快换、安装的快捷、生产的安全性等方面考虑欠周全，模具使用时稳定性不高，故障率大。
1.普遍实现了CAD/CAM，CAE越来越得到重视
CAD/CAM一体化技术的实现，使模具行业发生了革命性的改革，实现了企业的技术信息的快速传递和技术资源的共享，提高了零件加工精度和互换水平。近年来，不少厂家还通过采用CAE技术，进行模拟金属的充填过程，模具温度场的分析，预测成型过程中铸件可能产生的缺陷及模具强度的分析，来验证模具的流道、溢流、冷却、排气系统及模具结构的设计方案，实现设计优化，减少设计的失误，缩短试验时间。能否成熟地运用CAE技术到模具设计和生产上，将成为当今压铸模制造厂家技术提升的新热点和企业实力的一个重要标志。国内所使用的软件仍以外国软件为主，如：AutoCAD、Pro/E、UG、CATIA、Cimatron、PowerMILL等，分析方面较多使用的软件是Magmasoft（德国）、FLOW—3D（美国）、ADSTEFAN（日本）等。我国不少高等院校对此也进行长期的研究和开发，如华中科技大学、上海交通大学、清华大学、华南理工大学等。企业在应用上也取得可喜的进展，重庆渝江新高模具有限公司几年前已建立了CAD/CAE/CAM计算机网络，模具制作全过程实现无图纸化生产；一汽铸造模具厂模具3D设计已达到95%；广州市型腔模具制造有限公司与欧洲同行联合设计电梯梯级压铸模以及一汽铸造模具厂与加拿大同行联合设计发动机齿轮箱壳体压铸模，着重在流道的设计，吸收了国外模具设计的新理念，优化了方案，收到了很好的效果。采用信息技术带动和提升模具企业的传统生产是必然趋势，并越来越显示出强大的优越性。
2.设计和制造大型复杂压铸模的能力大幅提升，国内已具备了制造大型复杂压铸模的能力
近年来为适应铸件大型化的需要，国内大吨位压铸机拥有量剧增，大型、复杂压铸模需求量得到扩大。
几年前用在超过15000KN压铸机上用的模具基本都是从国外引进。1998年无锡模具厂研制成功我国第一套国产化的“电梯梯级”压铸模具，该模具在25000KN压铸机上使用，重量超过20吨，开创了大型压铸模具国内制造的先例，为我国制造大型“电梯梯级”压铸模具积累了经验和教训。但是，汽车行业所使用的大型压铸模只是在本世纪国内才开始制造。2000年广州型腔模具厂自行设计和制造了“F15变速箱壳体”压铸模具，该模具在18000KN或25000KN压铸机上使用，模具重20吨。2004年一汽铸造模具设备厂成功地设计、制造了在34000KN压铸机上使用的“中间壳体—变速箱”压铸模，模具重达33.5吨。2005年广州市型腔模具制造有限公司研制成功“康明斯发动机的飞轮壳” 压铸模，该模具在35000KN压铸机上使用，模具重32吨，模具上有六个均用油缸抽拔的滑块，结构比较复杂，通过CAE软件进行分析后大胆采用中心浇口在冷室压铸机使用的设计方案，填充时金属流动畅顺，产品成品率高；2007年该公司又独立设计和制造了当前我国单套最重（40吨）的汽车壳体压铸模。2005年北仑辉煌铸模实业有限公司成功制造了在35000KN压铸机上使用“汽车油盘”大型压铸模。宁波臻至机械模具有限公司亦生产过配在34000KN压铸机的模具。在这里还不得不提到的是：被誉为汽车的心脏——缸体的压铸模的开发及制造近两年来有所突破，汽车缸体模属于目前大型汽车压铸模中技术难度最大、技术含量最高的一类，模具在20000KN—30000KN压铸机上运行，单套模具重量一般在30吨左右，使用中对生产效率和产品合格率要求特别高，国内各大汽车制造公司一直以来都不惜重金从国外引进模具，自从上海乾通汽车附件有限公司制作了国内第一套自用的四缸缸体压铸模为开端，先后有共立精机（大连）有限公司、象山同家模具制造有限公司、广州市型腔模具制造有限公司等实力较强的模具制造商在研究和制造。经过近十来年的努力，锁模压力在20000KN以内的压铸机上使用的大型汽车模具，如：汽车离合器、变速箱、油底盘以及大型灯罩壳体等压铸模目前完全可以在国内制造，模具的水平和使用效果基本能满足产品需要。
3.新技术、新工艺、新材料的大量采用
压铸模水平的提高有赖于新技术、新工艺的采用：不少厂家采用高速加工中心机床高速切削加工淬火后的型腔镶块、采用石墨加工中心加工电极、采用慢走丝线切割机加工型位及孔、采用合模机进行模具修研装配、采用三座标测量仪检测尺寸。此外，真空压铸技术、使用恒温器保持模具的工作温度的恒温技术、采用局部加压装置的设计、氮气弹簧的选用、模具零件加工时的在线检测、模具冷却系统的研究、压铸镁合金所用的模具的研制、模具使用的可靠性、稳定及人性化的研究以及型腔镶块采用多种表面强化处理（氮碳共渗、硫氮碳共渗、氧化、物理气相沉积）等先进制造技术不断地尝试和推广。
目前压铸模镶块材料70%以上选用H13类钢，其余的是3Cr2W8V或其他优质热作钢。钢材冶炼方法有普通冶炼、电渣重熔、真空重熔等，锻打方式有2D锻打和3D锻打。力求材料洁净度高、组织偏析少、晶粒细、各向同性优异，达到机械切削性能好、热处理变形少、工作时热强度高、韧性好、磨损少，由于优质钢材的合理选用以及真空热处理工艺的普遍应用，使得近年我国压铸模使用寿命与国际先进工业国的距离大大缩小（但国内模具的使用故障率高仍是通病）。目前主要使用的热模钢有：上海宝钢、抚顺钢厂、大冶钢厂、本溪钢厂等国内厂家冶炼的4Cr5MoSiV1（H13钢）；以及欧洲和日本生产的钢材，如：瑞典ASSAB钢厂的8407；8418（DIEVAR）；奥地利BOHLER钢厂的W300、W400、W403；德国KIND＆CO钢厂的TQ1；德国蒂公司的1.2343、1.2344;法国AUBERT＆DUVAL公司的ADC3、SMV3；日本日立公司的DAC、DAC55；日本大同公司的DHA1、DH31等。上述外国公司在国内多处设立供应点，材料供给畅通，服务还可以，但钢材的价格较贵。各模具制造厂家会根据客户及产品要求，选择性价比相对高的合用钢材的余地大了。近年，行业内对于模架的加工精度和材质强度引起了重视，模架质量的好坏直接影响到整套模具的寿命和产品的精度，“没有高质量的模架不算一套好的压铸模”这个观点正被同行接受。模架常用的材料有：中碳钢（45钢、50钢、55钢）调质处理、高强度QT、铸钢、铸低合金钢、调质处理的P20钢等。经验和教训使得模具制造厂家对于未经热处理的中碳钢塑料模架及塑料模具专用推杆的选用更为谨慎，当前行业内对模具的材料选择和热处理工艺更科学和严谨。
4.技术改造的规模和设备更新速度的加快前所未有
近年来，行业中出现产能的扩充现象尤其凸显，高端的加工设备增添很多，如：五轴高速加工中心、三座标测量仪、慢走丝线切割机床、大型合模机、大型精密电火花机床、石墨电极加工中心机床、深孔钻床、大型龙门磨床、大型龙门数控铣床、大型高压真空淬火炉等设备。这些优良的装备投入为加大产出，缩短制模周期，制造精密、复杂模具提供了保证，压铸模的生产运作正改变着“依赖钳工”修正装配的制模模式，朝着“只装少配”的方向迈进。
5.压铸模具生产专业化程度尚有待提高
提高模具的专业化生产是市场细分的产物，也是提高模具质量和降低成本的发展趋势。这里所讲的专业化不单是模具种类分工的专业化（如专门制作塑料模、冲模、压铸模等），也不是单单停留在模具大型、中型或小型之分（这主要由企业设备状况决定），最理想的专业化分工是以特定的压铸件产品来划分，形成有些企业专门制造某类产品模具特别专长，质量特别好，成本特别低，得到市场认可，对这类模具采购量相对集中。
在压铸模制造行业中，目前虽然有像摩托车曲轴箱、大型汽车壳体、电梯梯级、电动工具壳体等类压铸模集中度略为高些，但还没有达到像汽车轮胎模、汽车保险杆模、汽车仪表板模、电机转、定子冲模、车灯模等的专业化程度。
6.压铸模具出口市场日趋兴旺
近期国外采购商从未间断地到中国考察和选点，国内模具企业加大向外宣传推介的力度，双动的结果是在我国采购压铸模的数量逐年增多。“如何承接好外单？如何才能造到符合不同国家技术标准和要求？”成为近期同行中的热门话题。我国出口的压铸模具目前集中在欧洲、北美、日本、韩国等地，据了解部分企业的出口模具量已占总产值的30%以上。越来越多的优质压铸模飘洋过海，这些模具共同特点是用料考究、制作精良、尺寸精度高、能符合客户标准要求、使用寿命和铸件质量达到或趋近国外先进水平，同时具有明显的价格优势。宁波鑫达模具有限公司为加拿大某公司制作的汽车面板骨架模镶块及赴德的精密压铸模，宁波臻至机械模具有限公司为意大利制造的电机壳模，都因尺寸精确、交货周期短而赢得市场。共立精机（大连）有限公司长期大量为日本和亚洲某国提供模具。此外，公认制造难度大、要求高的大型汽车压铸模，我国无能力出口的记录被改写：2005年一汽铸造模具设备厂出口到加拿大的汽车油底盘压铸模由于价格优势强、设计先进、制作精湛得到外商认可，一再追加定单。广州市型腔模具制造有限公司为多家欧洲大型压铸公司设计与制造了多套汽车压铸模（在18000—20000KN压铸机上生产），像桥车离合器、变速箱、油底盘等类模具设计成熟、质量控制严格、准点交付、使用寿命长，得到客户的好评，去年还把电梯梯级压铸模（在25000—30000KN压铸机上生产）返供到欧洲。我国大型、复杂、精密的压铸模只进口无出口的历史已经结束，巨大的海外需求将会为各厂家提供更加广阔的市场。
五、建议
①正确合理地选用模具标准件，提高企业的标准化程度，是提高模具的质量，降低生产成本，缩短制造周期的有效途径。模具标准化程度是衡量一个国家模具水平的重要标志，国外先进工业国家模具标准化率达70-80%，而目前我国约为40%，而压铸模具标准的建立和标准件的商品化生产及使用覆盖面都低于冲模和塑料模，尽管压铸模具国家标准新的修订版于2004年3月颁布实施，但内容比较简单，指导力不强。建议组织力量，参考北美压铸标准和ISO国际标准再次充实和修订。
②目前国产的H13钢材质量和稳定性仍未尽人意，当制造要求高、或使用寿命长、或镶块较大以及出口模具时基本还首选进口钢材，国产钢材与进口钢材价格相差甚远，很大程度上影响到市场开拓的竞争力。作为世界钢铁生产量第一的中国，没有什么理由把技术附加值高的模具钢市场向外国人拱手相让，我们呼吁和迫切期待钢铁行业能重点扶持几个生产厂点，加速提升冶炼及锻造技术，及新模具钢种的研发，为模具行业提供所需的质优价廉的材料。
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