——中國大型、精密、復雜壓鑄模具發(fā)展方向探討
一、國內壓鑄模具的發(fā)展歷程及現狀
壓鑄行業(yè)在中國是一個新興的行業(yè)，在20世紀80年代，中國僅幾家單位有1000噸以下的壓鑄機，國內也只能制造最大噸位為630噸的壓鑄機，并且壓鑄機的合模機構絕大部分還是全液壓的，設備非常落后。壓鑄領域僅限于個別軍工或大型國營企業(yè)，壓鑄行業(yè)非常落后。隨著80年代末，中國摩托車行業(yè)的發(fā)展，中國陸續(xù)從國外引進了大批500噸至1000噸的壓鑄機，國內首臺1000噸壓鑄機也在90年開發(fā)成功，中國壓鑄行業(yè)從此得以快速發(fā)展，并拉動了中國壓鑄模具企業(yè)的成長。
在20世紀90年代，大部分壓鑄模具依賴進口，特別是臺灣居多。中國壓鑄模具企業(yè)，特別是寧波北侖壓鑄模具企業(yè)快速發(fā)展真正開始起步應該是在90年代末，大都是從摩托車配件壓鑄模具開始，以小型壓鑄模具為主，安裝在280噸至800噸壓鑄機上使用，當時的壓鑄模具企業(yè)在加工設備、檢測設備等硬件條件以及壓鑄人才等方面都處于初始階段，模具制造水平相對較低。
自2000年開始，隨著中國汽車行業(yè)開始發(fā)展，國內開始引進l000噸以上的壓鑄機，國內的外資企業(yè)，如力勁公司等壓鑄機企業(yè)也開始生產1000噸以上壓鑄機。這期間企業(yè)引進的壓鑄機噸位主要為1000噸至1600噸，而模具幾乎全部是隨著設備一同引進，國內很少能夠生產。在經歷了一輪引進后，由于國外壓鑄模具價格較高，個別企業(yè)為了降低成本開始尋求國內能夠復制汽車配件的模具企業(yè)。為此部分規(guī)模較大的模具企業(yè)看準市場，積極應對挑戰(zhàn)，加大了對大型先進裝備的投入，購置了三坐標檢測等檢測設備，開始復制汽車配件壓鑄造具。在這個過程中，首先對進口模具加以吸收消化，后逐步轉型，直到能生產中型的壓鑄模具，包括汽車手動變速箱殼體類零件壓鑄模具，從而帶動了模具企業(yè)快速發(fā)展，壓鑄模具企業(yè)裝備水平明顯提高，模具制造水平以及制造能力也大幅提升。目前汽車手動變速箱殼體類零件模具已全部國產化。
近幾年隨著國內汽車行業(yè)的快速發(fā)展，特別是國內民族品牌汽車的崛起，中國汽車行業(yè)競爭越來越大。起初外資企業(yè)汽車缸體零件主要采用低壓澆注或從國外進口，壓鑄汽車缸體由于投入大，加上外國企業(yè)從自身利益出發(fā)，很少在國內生產，而汽車自動檔變速箱更是全部進口，并且作為從中國賺錢的工具。隨著國內汽車企業(yè)，如吉利公司在輝旺公司、徐航等企業(yè)的配合下率先成功開發(fā)了AT自動檔變速箱和汽車壓鑄缸體包括V6缸體，國內其它企業(yè)也紛紛尋求國產化，以降低成本，提高競爭力。近2～3年，國內汽車行業(yè)以及相關的壓鑄企業(yè)紛紛購買噸位從2000噸到3800噸的大型壓鑄機，大都是用以生產自動檔變速箱殼體和汽車發(fā)動機缸體。但是國內能夠生產汽車缸體以及自動檔變速箱的模具企業(yè)很少，目前能生產排量為1.3、1.4、1.6、1.8、2.0、2.4升的汽車缸體以及3.2升排量的V6缸體壓鑄模具的企業(yè)只有輝旺公司一家，而大部分這類模具主要依賴進口，進口模具價格是國內的l～2倍。隨著今年國家出臺的諸多利好政策，今年上半年中國汽車行業(yè)面向家用的小排量汽車增長迅速，為減低成本，降低能耗，減輕發(fā)動機重量，小排量汽車發(fā)動機缸體勢必要采用壓鑄缸體替代原來的鑄鐵缸體；另外隨著中國汽車家庭用車已成為主流，自動檔轎車的需求也會逐步成為主流。因此，汽車發(fā)動機缸體、自動檔變速箱殼體類壓鑄模具市場空間巨大．國內市場對于大型精密壓鑄模具的需求將會越來越大。
另一方面，國外模具市場競爭日趨激烈，特別是由于金融危機的影響，汽車行業(yè)競爭加劇。為了降低成本，必然要降低模具價格，因此國外模具業(yè)也在努力降低生產成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，國外的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術人員。因此，目前國外模具業(yè)正逐漸將模具制造轉向人力成本低的地區(qū)。其次是國外模具用戶有加快向低成本模具企業(yè)采購的趨勢。因此，無論是國內還是國外，大型、精密、復雜壓銹模具的市場前景廣闊。
二、國內、外壓鑄模具技術現狀分析
（一）壓鑄模具質量
模具是生產工具，模具的好壞直接影響壓鑄企業(yè)的生產和效益，模具是壓鑄企業(yè)生產之本，這一點已經在逐步得到整個壓鑄行業(yè)的認同。就連生產壓鑄機的廠商都稱．壓鑄70%靠模具．30%靠壓鑄機。因此，無論是在國內還是在國外，對于壓鑄企業(yè)在選擇模具時特別是選擇大型、精密、復雜壓鑄模具時 首先考慮的就是模具質量。因為模具質量的好壞直接影響壓鑄生產效率、壓鑄產品質量，直接影響壓鑄企業(yè)的生產成本，直接關聯壓鑄企業(yè)的生存與發(fā)展，至關重要。
壓鑄模具質量應該包括模具的尺寸精度、模具的壓鑄成品率、壓鑄的生產效率、模具的可靠性以及模具壽命等多項內容。對于模具制造精度，中國壓鑄模具企業(yè)普遍比較重視，隨著先進設備的引進，以及先進的設計、制造軟件的引進，這方面的差距在縮少，但是對于后幾點，我國壓鑄模具企業(yè)與國外差距較大。
從目前國內模具企業(yè)的情況來看，目前大部分只關注模具的澆排系統(tǒng)，也就是只是關注能否壓鑄出產品，而對于模具的可靠性、模具的生產效率以及模具壽命關注不夠。盡管近幾年隨著壓鑄模具企業(yè)的裝備水平的提高、高精度檢測設備的引進以及設計、加工軟件的應用，模具加工精度普遍有所提高，但是由于對于模具結構、模具強度計算、模具冷卻水路的布置等方面對模具壓鑄生產成品率、模具可靠性、生產效率、模具壽命的影響方面關注不夠，致使模具在使用時間問題頻出，或效率極低，嚴重地影響了壓鑄企業(yè)的生產、質量和效益。而國際上德國和日本部在圍繞后幾點不斷地進行研究、改進，在模具的壓鑄成品率、壓鑄生產效率、模具可靠性以及模具壽命等方面積累了豐富的經驗，總體質量比國產模具高．致使國內大部分壓鑄企業(yè)，寧愿花幾倍的價格引進國外模具，而不愿采用國產模具。
對模具的壓鑄成品率、壓鑄的生產效率、模具的可靠性以及模具壽命關注不夠，是中國壓鑄模具與國外模具差距所在。
（二）汽車發(fā)動機缸體、自動檔變速箱殼體等大型、精密、復雜壓鑄模具
在汽車發(fā)動機缸體、自動檔變速箱殼體類大型、精密、復雜壓鑄模具方面，模具質量差距更大。由于這類產品成品復雜、技術難度大，并且直接影響發(fā)動機、變速箱的性能，加之后序加工費用非常大，因此對于模具的壓鑄成品率、壓鑄的生產效率、模具的可靠性要求更高。國內從2007年開始才有包括輝旺公司在內的極個別的模具廠家開發(fā)成功。國際上這類大型精密壓銹模具供應主要集中在日本、德國和意大利，德國和日本盡管模具設計水平、研究水平、制造水平要超過意大利，但是，由于價格太高，在中國的市場占有率不高，僅供給日系和德系的獨資企業(yè)，相對而言由于意大利此類模具價格較低，因此中國以及其他國家和地區(qū)應用意大利生產的此類模具較多。由于國外模具價格極高，嚴重制約著國內汽車行業(yè)的發(fā)展。
雖然從目前意大利的模具在中國使用情況來看，其設計水平和制造水平并不高。但是由于中國壓鑄模具制造企業(yè)起步較晚，技術積淀較少，相對于意大利模具企業(yè)整體水平還是相對較低，特別是很多模具企業(yè)由于不直接從事壓鑄生產，也沒有壓鑄專門人才，加上對大型壓鑄模具認知較少，在承接此類模具時，模具雖然能夠制造出來，但是大部分開發(fā)不成叻，主要問題表現在幾個方面：
1)模具使用存在較大問題，故障率高，滑塊卡死，型芯斷裂等等甚至出現模具開裂；
2)壓鑄生產效率低，造成壓鑄件成本過高;
3)壓鑄成品率低，且不穩(wěn)定，產品經過加工后，出現氣孔、縮孔以及泄露等，造成大量報廢;
4)無法適應全自動壓鑄生產;
由于近幾年壓鑄企業(yè)裝備水平的提高，引進全自動壓鑄裝備的企業(yè)越來越多，而要滿足全自動壓鑄生產要求，對壓鑄模具的冷卻以及模具可靠性等方面提出的要求更高。因此，對于汽車發(fā)動機缸體、自動檔變速箱殼體類大型、精密、復雜壓鑄模具，目前還是以進口為主，國內壓鑄模具企業(yè)很難與國外企業(yè)競爭。
目前，國內包括輝旺鑄模在內的部分優(yōu)秀壓鑄模具已經意識到差距所在，在保持重視壓鑄澆排系統(tǒng)設計的前提下，圍繞模具的壓鑄生產成品率、模具可靠性、模具的生產效率以及模具壽命等方面，積極開展研究工作，加大科研投入，并已取得了一定的成就。例如輝旺公司已成功開發(fā)了包括汽車IP儀表盤鎂合金壓鑄模具、自動檔變速箱殼體、汽車四缸體以及目前國內最大、最復雜的V6缸體壓鑄模具等，為國內幾家大型壓鑄企業(yè)包括外資企業(yè)制作了大量的適應全自動壓鑄生產的大型、復雜壓鑄模具，并承接了大量的大型、復雜壓鑄模具出口美國、英國、法國等國家。這些模具吸收了日本、德國等國家先進技術和理念，取得了很好的效果。模具整體水平有了極大的提高，有了質的飛躍。部分模具超過了意大利模具，有的已達到了國際水平，受到了用戶的好評。特別是V6缸體壓鑄模具的成功開發(fā)，為中國壓鑄模具攻克高難度的大型、精密、復雜壓銹模具開了先河，同時，也為公司帶來了良好的經濟效益。
因此，國內模具企業(yè)應該加快大型、精密、復雜壓鑄模具的研發(fā)，提高模具設計、制造水平，超過意大利，縮減與日本、德國模具水平的差距，這對于占領國內市場，開拓國際市場，以及帶動中國壓鑄產業(yè)整體水平的提升，都具有深遠的意義。同時，對提升中國大型、精密、復雜壓鑄模具水平，促進中國壓鑄行業(yè)發(fā)展，增強中國汽車行業(yè)的競爭力，提升汽車行業(yè)開發(fā)能力、制造水平同樣具有重大意義。
三、大型、精密、復雜壓鑄模具的研發(fā)方向
盡管中國大型、精密、復雜壓鑄模具經過幾年的努力，已經有了很大進步，但是與國外先進國家還有一定的差距。為了進一步適應當前壓鑄企業(yè)對大型、精密、復雜壓鑄模具的要求，以及滿足汽車行業(yè)快速發(fā)展的需要，中國壓鑄模具企業(yè)必須從技術、管理等各個層面，不斷提升企業(yè)能力，提高大型精密壓鑄模具的設計、制造水平，提升中國壓鑄模具整體水平，以帶動中國壓鑄行業(yè)的發(fā)展。
壓鑄模具水平的高低主要取決于五個方面：1）模具的制造精度；2）模具生產鑄件的成品率；3）模具的生產效率；4）模具生產的可靠性；5）模具的使用壽命。國內壓鑄模具企業(yè)應該緊緊圍繞上述幾點，開展工作，以提高我國大型、精密、復雜壓鑄模具的水平。
（一）提高模具的制造精度，必須從設備與管理兩方面抓起
模具的制造精度決定了壓鑄件的尺寸精度，中國壓鑄模具企業(yè)都非常重視，但是往往僅采用購買先進設備手段實現，而忽視了提高管理水平。模具企業(yè)應從兩個方面進行改進，一是提高加工裝備水平，二是提高管理水平。對于第一點，大部分企業(yè)都能夠理解，但是對于第二點，中國壓鑄模具企業(yè)普遍沒有意識到。實際上，僅僅有好的設備，如果管理跟不上，同樣無法做出高精度的模具。例如刀具磨損，機床精度下降或產生變化等等都會影響加工精度。因此必須從管理人手，如建立刀具庫，在使用之前全部檢測，定期對機床進行精度檢測等管理手段，建立可靠的質量保證體系，抓好各個環(huán)節(jié)，才能確保加工質量，確保模具質量。
（二）提高模具生產成品率，必須從模具澆排系統(tǒng)、溫度平衡等多方面整體分析
中國大部分模具企業(yè)只重視模具的澆排系統(tǒng)，很多企業(yè)購買了模流分析軟件，在設計前期就開始重點關注。當然，澆排系統(tǒng)對鑄件成品率的影響是非常大的，但是，大部分企業(yè)對模具溫度平衡，即模具冷卻水的布置重視不夠。實際上模具溫度場平衡問題不僅僅影響模具壓鑄生產的成品率，而且影響模具的生產效率。
壓鑄生產中模具溫度場直接影響產品質量，并且只有做好模具內冷才能確保適應全自動壓鎊生產。因為在全自動生產的條件下，是無法用人工噴涂來調節(jié)模具溫度以滿足壓鑄生產要求的。對于模具溫度場平衡，日本和德國企業(yè)非常重視，如日本企業(yè)制造的模具冷卻水全部安裝閥門進行控制，有的采用了高壓冷卻系統(tǒng)，甚至對于小到4mm的型芯都進行冷卻，并且安裝有溫度感應裝置，通過溫度變化控制冷卻水量或壓力。輝旺公司在承制日本或德國客戶的模具時，在試模階段，客戶都要求冷卻水必須到位，并且在試模過程中重點關注模具溫度場的變化，并加以控制調整，以滿足全自動生產為驗收標準。對模具冷卻水的控制要求是壓鑄工藝上的重點關注對象。
隨著中國壓鑄企業(yè)整體實力的提高，壓鑄設備的自動化水平提高。特別是近幾年有實力的企業(yè)集團投資壓鑄的起點非常高，基本上按壓鑄島的方式全自動生產，壓鑄機大都是全自動的，而對于與之配套的壓鑄模具要求同樣非常高，而國產的大部分壓鑄模具目前根本無法滿足需求，差距很大。因此，必須加大對模具冷卻的研究,加大適應全自動壓鑄生產模具的研究，這是中國壓鑄模企業(yè)以及壓鑄企業(yè)重點關注的問題，也是大型精密壓鑄模具的重點研究方向之一。
（三）重視細節(jié)，提高壓鑄模具的生產效率
提高模具的生產效率是降低壓鑄產品成本的重要手段。提高模具生產效率，一方面需要重視模具內冷卻，減少用噴涂解決模具溫度平衡，減少噴涂時間，減少鑄件在模具上的冷卻時間，提高生產節(jié)奏，從而提高壓鑄生產效率；另一方面，需要從模具結構著手，包括快速的模具拆裝，減少模具維修維護、減少更換易損件的時間等方面進行研究、提高。
例如對于模具大型壓鑄模具安裝、拆卸，國內通常采用傳統(tǒng)方式人工壓壓板，非常占用時間的，通常需要將近一個班次。嚴重影響壓鑄的生產效率，損失巨大。因此，我們必須非常重視這個問題，包括模具的定位、模具的夾緊、頂出復位桿安裝、行程開關連接、抽芯油缸油管連接、冷卻水管連接等等，都要做到快速連接，甚至模具需要幾個油缸抽芯共用一個抽芯電磁閥的，其油管、接頭、行程開關都應模具上串、并聯好，以便于在模具安裝時方便快捷，這樣才能提高了生產效率，以缸體模具為例，由輝旺公司承制的汽車缸體壓鑄模具，在模具安裝時，僅僅需要半個多小時間即可，而如果采用傳統(tǒng)的裝模方式．至少需要6個小時以上，大大縮短了裝模時間、提高了生產效率；另外我們在模具設計時必須在型芯更換等其它細小環(huán)節(jié)上也要充分考慮了模具的使用性、模具的生產效率，要做到安裝或拆卸都非常方便、迅速，以節(jié)約時間，提高生產效率。目前輝旺公司的模具基本上做到了模具更換型芯等易損件，不用將模具從壓鑄機上拆下，直接更換，大大縮短了停機時間，提高了生產效率。
因此，注重細節(jié)，提高壓鑄模具的生產效率是中國壓鑄模具企業(yè)以及壓鑄企業(yè)重點關注的問題，也是大型、精密、復雜壓鑄模具未來的研究方向之一。
（四）提高模具的可靠性，確保壓鑄生產的連續(xù)性
由于壓鑄生產的特殊性，一旦停機，損失非常大，因此模具可靠性對于壓鑄生產是至關重要的。模具可靠性的好壞，直接影響壓鑄企業(yè)的成本，直接影響壓鑄企業(yè)的經濟效益。因此，提高模具可靠性，確保壓鑄生產的連續(xù)性，是模具優(yōu)劣的重要考量指標，應該是我們模具企業(yè)的重點關注、研究的方向。
壓鑄摸具，特別是大型壓鑄模具，模具承受作用力是非常大的。國內很多壓鑄模具制造企業(yè)在設計、制造模具時往往只從經濟利益考慮，模具往往做得偏小。而國外大型壓鑄模具設計的強度足夠大，套板材料一般選擇P20或41400鍛鋼，并進行熱處理，這樣的模具在使用期內，模具絕對可靠，壽命長。而國產模具普遍采用鑄鐵或鑄鋼，模具往往最開始生產尚可，使用一段時間后，模具會出現這樣那樣的問題，出現滑塊退讓、甚至模具開裂、套板開裂等問題，模具可靠性較差，嚴重地影響壓鑄生產。
另外，國外先進模具普遍注意細節(jié)的改進，而細節(jié)決定了質量。如國內一家日本合資企業(yè)在用的一套日本生產的缸體壓鑄模具，其行程開關從進線口到行程開關的蓋全部用特殊的臘封起來，確保一點水氣進不去。經了解，該模具從投入使用到模具報廢，從來沒有因為行程開關出現故障影響生產，這一點給使用單位留下了深刻的印象。而德國企業(yè)更多的從模具結構、模具設計以及制造工藝等方面不斷改進，確保模具質量，例如考慮到滑塊處容易進鋁或雜物，清理不干凈會擠壞模具，采用了先進的滑塊結構，確保模具生產安全、可靠。
中國壓鑄模具廠家必須對模具的可靠性加大重視，模具是工具，安全、可靠至關重要。
（五）加大科技投入，提高模具使用壽命
模具壽命對于模具使用的壓鑄企業(yè)部是非常關注的，但是，目前大部分企業(yè)往往只是在模具型腔材料上予以考慮，實際上影響模具壽命的絕不僅僅只是模具型腔材料和熱處理，模具結構、模具強度等都是影響模具壽命的重要因素。如果模具結構不合理，模具強度不夠同樣會大大影響模具壽命。另外模具加工工藝、加工手段同樣對于模具壽命更為重要。因此，我們必須從多方面進行改進、研究，提高模具水平，以提高模具壽命．為壓鑄企業(yè)提高經濟效益提供條件。一方面我們應繼續(xù)在模具材料、熱處理、表面處理等方面加大研究力度。另一方面，我們要從模具結構設計等方面加以改進，同時我們需要對先進加工技術和工藝等方面加大研發(fā)力度，提高模具制造水平。如日本、德國的模具企業(yè)已開始采用的加工中心和先進的加工技術，進行模具型腔的硬加工，減少模具表面的硬質層，大大提高了模具壽命。目前，輝旺鑄模實業(yè)有限公司也開始對模具型腔的硬加工方面進行了研究，個別模具已采用了這項技術，效果明顯，模具壽命大大提高。為此輝旺公司加大了科技投入，叉購買了兩臺德國DMG大型五軸聯動加工中心，以便更廣泛開展這方面的研究，緊跟世界高科技，以提高模具壽命，提高中國壓鑄模具水平。
綜上所述，我們應緊緊圍繞五個方面，從有利于壓鑄生產出發(fā)，提高設計、制造水平，關注模具細節(jié)，提高模具使用、維護的方便性，提高壓鑄生產效率，提高模具壽命，一切從壓鑄生產實際出發(fā)，一切替顧客著想，這是我們未來的研發(fā)方向和努力方向。只有這樣，才能提升中國大型、精密、復雜壓鑄模具水平，也才能提升我國壓鑄行業(yè)的整體水平。
四、結束語
隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展以及國產化進程的加快，如汽車缸體、儀表盤、自動檔變速箱殼體等大型、精密壓鑄件的需求會越來越大，大型、精密、復雜壓銹模具的需求也會越來越大。同時，在前經濟危機的特殊歷史背景下，對中國壓鑄行業(yè)和壓鑄模具行業(yè)來說．盡管存在困難，面臨挑戰(zhàn)，但是同樣也帶來了機遇。在世界和中國經濟快速發(fā)展的時期，對于成本的降低，企業(yè)可能不會特別重視，而當經濟形勢不好時，降低成本提高競力對企業(yè)來說就顯得尤為迫切了，而這恰恰會對中國壓鑄模具企業(yè)帶來了機遇，應該說目前的經濟形勢，給優(yōu)秀的模具企業(yè)帶來挑戰(zhàn)，但更多的是帶來了機遇。
因此，只要我們加大研發(fā)力度，提高模具設計、制造水平，達到國外同類產品水平，不僅會占領國內市場，同時也會開拓國際市場，前景非常廣闊。我們相信，隨著國內一些大型壓鑄模具企業(yè)的崛起以及研發(fā)力度、投資力度的加大，國內大型、精密、復雜壓鑄模具的水平一定會很快趕上世界先進水平，為中國壓鑄產業(yè)的發(fā)展做出貢獻。
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