淺談中國大型精密複雜壓鑄模具發展趨勢
一、國內外壓鑄玻璃模具的技術現狀和發展趨勢
1、國內外壓鑄模具發展曆程及現狀
中國壓鑄行業是一個新興的行業，在上個世紀八十年代，中國只有幾家單位有1000噸以下的壓鑄機，國內只能制造最大630噸壓鑄機，並且大部分壓鑄機合模機構還是全液壓的，非常落後。壓鑄領域僅限于個別軍工或大型國營企業，壓鑄行業非常落後。隨著80年代末，中國摩托車行業的發展，中國陸續引進了國外的大批500至1000噸壓鑄機，國內首台1000噸壓鑄機也在90年開發成功，中國壓鑄行業因此得以快速發展，由此也拉動了中國壓鑄模具企業。
在上世紀九十年代，大部分壓鑄模具依賴進口，特別是台灣進口居多。中國壓鑄模具企業特別是北侖壓鑄模具企業快速發展真正開始起步應該是在九十年代末，基本上都是以摩托車配件壓鑄模具開始，應該說基本上都是小型壓鑄模具，基本上在280噸至800噸壓鑄機上使用的壓鑄模具爲主，這時的壓鑄模具企業無論是從加工設備、檢測設備等硬件，還是壓鑄人才都處于初始階段，模具制造水平都相對較低。
自2000年開始，隨著中國汽車行業開始發展，國內開始引進1000噸以上壓鑄機，國內外資企業如力勁等壓鑄機企業也開始生産1000噸以上壓鑄機。這個期間企業引進的基本上在1000噸至1600噸壓鑄機，而模具基本上全部是隨著設備一同引進，國內很少能夠生産。在經曆了一輪引進後，因爲國外壓鑄模具價格較高，個別企業爲了降低成本開始尋求國內能夠複制汽車配件的模具企業。爲此包括合力模具在內的部分較大一點的模具企業看准市場，積極應對挑戰，加大了先進、大型裝備的投入，購置了三坐標檢測等先進檢測設備，開始複制汽車配件壓鑄模具。在這個過程中，企業加以吸收消化，逐步開始轉型，以生産中型包括汽車手動變速箱殼體壓鑄模具爲主，帶動了模具企業快速發展，模具企業裝備水平明顯提高，模具制造水平以及制造能力大幅提高。目前這類模具已基本上沒有企業從國外引進。
隨著國內汽車行業近幾年的快速發展，特別是國內民族品牌汽車的崛起，中國汽車行業競爭越來越大。原來的外資企業原來的汽車缸體基本上是采用低壓澆注或從國外進口，壓鑄汽車缸體由于投入大，加上外國企業從自身利益出發，很少國內生産。而汽車自動檔變速箱更是全部進口，並且作爲從中國賺錢的工具。隨著國內汽車企業，如吉利先後成功開發了自動檔變速箱和汽車壓鑄缸體，國內其它企業也紛紛尋求國産化，以降低成本，提高競爭力。近兩三年，國內汽車行業以及相關的壓鑄企業紛紛購買大型壓鑄機從2000噸到3800噸，基本上都是以生産自動檔變速箱殼體和汽車發動機缸體爲主。但是國內能夠生産汽車缸體以及自動檔變速箱的模具企業很少，如已生産1。3、1。4、1。6、1。8、2。0、2。4各排量的汽車四缸體以及3。2排量的V6缸體壓鑄模具的只有輝旺一家，而大部分這類模具主要依賴進口，進口模具價格是國內的1-2倍。隨著今年國家出台的諸多利好政策，中國汽車行業今年上半年小排量的汽車增長迅速，而小排量的汽車以家庭居多，小排量汽車發動機缸體爲減低成本勢必要采用壓鑄，另外自動檔的需求也會逐步成爲主流。因此，汽車發動機缸體、自動檔變速箱殼體壓鑄模具市場空間巨大。國內對于大型精密壓鑄模具的需求將會越來越大。
另一方面，國外的模具模具市場競爭日趨激烈，特別是由于金融危機的影響，汽車行業競爭加劇。爲了減低成本，必然要降低模具價格，因此國外模具業也在努力降低生産成本。模具行業是人力成本較高的行業，國外的人力成本是中國及東南亞地區的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術人員。因此，現在國外模具業正逐漸將模具轉向人力成本低的地區生産。其次是國外使用模具的主要企業有加快向國外轉移的趨勢。因此，無論是國內還是國外，大型精密壓鑄模具的市場前景廣闊。
2、國內外壓鑄模具技術現狀分析
（1）、壓鑄模具質量
模具是生産工具，模具的好壞直接影響壓鑄企業的生産和效益，模具是壓鑄企業生産之本。這一點已經在逐步得到壓鑄行業的認可，就連生産壓鑄機的廠商都在宣稱，壓鑄70％靠模具，30％靠壓鑄機。國際模具及五金塑膠産業供應商協會秘書長羅百輝認爲，無論是在國內還是在國外，對于壓鑄企業在選擇模具時，特別是選擇大型精密壓鑄模具時，首先考慮的，應該是模具質量。而模具質量應該包括多項內容，如模具的尺寸精度、模具的壓鑄成品率、壓鑄的生産效率、模具的可靠性以及模具壽命。但是，對于模具制造精度，中國壓鑄模具企業普遍比較重視，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。但是對于後幾點，我國壓鑄模具企業與國外差距較大。
從目前國內模具企業的情況來看，目前大部分只關注模具的澆排系統，也就是只是關注能否壓鑄出産品，而對于模具的可靠性、模具的生産效率以及模具壽命關注不夠。羅百輝表示，由于近幾年壓鑄模具企業的裝備水平、檢測設備的引進以及加工軟件的應用，模具加工精度普遍有所提高，對于澆排系統對壓鑄産品的質量影響也有所認識。但是，對于例如模具結構、模具強度計算、模具冷卻水路的布置等影響模具壓鑄生産成品率、模具可靠性、生産效率、模具壽命的因素，大都關注不夠，致使模具在使用時問題頻出，或效率極低，嚴重的影響了壓鑄企業的生産、質量和效益。而德國和日本都在圍繞後幾點進行不斷地研究、改進，在模具的壓鑄成品率、壓鑄的生産效率、模具的可靠性以及模具壽命模具等方面，中國壓鑄模具與國外模具差距比較大。使得大部分企業，甯願化幾倍的價格引進國外模具，而不願采用國産模具。
（2）、發動機、變速箱等大型精密壓鑄模具
而在大型精密壓鑄模具方面，包括能夠生産汽車發動機缸體以及自動檔變速箱殼體的模具這方面差距更大。由于這類産品由于産品質量直接影響發動機、變速箱的性能，加之後序加工費用非常大，因此對于模具的壓鑄成品率、壓鑄的生産效率、模具的可靠性要求更高。根據羅百輝的考察，國內也就是近兩年，才有包括合力模具在內的極個別的模具廠家開發成功，並且由于國外模具價格極高，嚴重制約著汽車行業的發展。在國外，這類大型精密壓鑄模具主要集中在日本、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。由于意大利此類模具價格較低，因此，國內包括國外意大利生産的此類模具較多。而意大利的模具從目前在中國使用情況來看，其設計水平和制造水平並不高。但是，由于中國壓鑄模具制造企業起步較晚，技術積澱較少，特別是很多企業由于沒有從事過壓鑄生産，也沒有壓鑄專門人才，加之對大型壓鑄模具認知較少，在承接此類模具時，模具能夠制造出來，但是大部分開發不成功。主要表現在幾個方面：一是，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；二是，壓鑄生産效率極低，造成壓鑄成本過高；三是，壓鑄成品率底，並不穩定，産品經過加工後，出現氣孔、縮孔以及泄露等，造成大量報廢。四是，無法適應全自動壓鑄生産，由于近幾年壓鑄企業裝備水平的提高，引進全自動壓鑄裝備的企業越來越多，而能夠滿足全自動壓鑄生産要求，在壓鑄模具方面，對于模具冷卻以及模具可靠性等等方面要求更高，致使此類大型精密壓鑄模具，目前還是以進口爲主，國內壓鑄模具企業很難與國外企業競爭。
當然，包括合力模具在內的部分國內優秀壓鑄模具也意識到這個問題，爲此，在關注重視壓鑄澆排系統的設計的前提下，緊緊圍繞模具的壓鑄生産成品率、模具可靠性、模具的生産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，並已取得了一定的成就。而輝旺也成功開發了包括汽車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、最複雜的V6缸體壓鑄模具等，制作了很多適應全自動壓鑄生産的模具，並承接了很多出口的高端模具。這些模具吸收了很多日本、德國的先進技術，取得了極好的效果，模具水平明顯提高。盡管與日本、德國等先進的國家模具在細節方面，還存在一定的差距，但是模具整體水平有了極大的提高，有的已達到了國際水平，受到了用戶的好評。
羅百輝表示，加快大型精密壓鑄模具的開發研究，提高模具設計、制造水平，超過意大利，縮少與日本、德國模具水平的差距，對于占領國內市場，開拓國際市場，以及帶動中國壓鑄模具整體水平的提升，都具有深遠的意義。同時，提升中國大壓鑄廠型精密壓鑄模具水平，對增強中國汽車行業的競爭力，提升汽車行業開發能力、制造水平同樣具有重大意義。
二、中國大型精密壓鑄模具的研發方向
中國大型精密壓鑄模具盡管經過幾年的努力，已經有了很大進步，但是與國外先進國家還有一定的差距。爲了進一步適應當前壓鑄企業對大型精密壓鑄模具的要求，以及滿足汽車行業快速發展，對大型精密壓鑄模具需求，羅百輝指出，壓鑄模具企業必須從技術以及管理等各個層面，提升企業能力，提升大型精密壓鑄模具的設計、制造水平。以帶動中國壓鑄模具整體水平的提升。
壓鑄模具水平的高低主要取決于以下幾個方面，一是模具生産産品的尺寸精度；二是模具生産鑄件的成品率；三是模具的生産效率；四是模具生産的可靠性；五是模具的使用壽命。因此，我們應該緊緊圍繞上述幾點，開展工作，以提高中國大型精密壓鑄模的水平。
（1）、針對第一點模具生産産品的尺寸精度，即模具的制造精度，中國壓鑄模具企業都非常重視，但是也僅僅是從購買先進設備這個手段來實現。實際上這遠遠是不夠的。模具制造企業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，大部分企業都能夠理解，但是對于第二點，中國壓鑄模具制造企業普遍沒有意識到，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，機床精度下降或産生變化等等都會影響加工精度。針對這一點，必須從管理入手，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等，只有抓好各個環節，才能確保加工質量，確保模具質量。
（2）、針對提高模具生産鑄件的成品率，中國大部分模具企業只重視模具的澆排系統，很多企業購買了模流分析軟件，在設計前期就開始重點關注。當然，澆排系統對鑄件成品率的影響是非常大的，但是，大部分企業對模具溫度平衡，也就是模具冷卻水的布置重視不夠，實際上模具平衡問題不僅僅影響模具壓鑄生産的成品率，對模具的生産效率同樣至關重要。壓鑄生産中模具溫度場直接影響産品質量，並且只有模具內冷做好，才能確保適應全自動壓鑄的生産，因爲在全自動生産的條件下，是無法用人工噴塗來調節模具溫度，滿足壓鑄生産要求的。對于這一點，日本和德國企業非常重視，如日本企業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，對于小到4mmm的型芯都進行冷卻，並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。輝旺在承制日本或德國模具，在試模階段，客戶都要求冷卻水必須到位，並且在試模過程中重點關注模具溫度場的變化，並加以調整，以滿足全自動生産爲驗收標准。對模具冷卻水的控制要求是壓鑄工藝上的重點關注對象。隨著中國壓鑄企業整體實力的提高，提高自動化水平，向國外企業看齊。特別是近幾年有實力的企業集團投資壓鑄，基本上都是起點非常高，基本上按壓鑄島的方式全自動生産，壓鑄機基本上是全自動，因此對于模具的要求非常高，而我們國家大部分壓鑄模具制造的模具無法滿足需求，存在很大差距。因此，必須加大對模具冷卻的研究，加大適應全自動壓鑄生産模具的研究，這是中國壓鑄模具企業以及壓鑄企業重點關注的問題，也是大型精密壓鑄模具未來的重點研究方向之一。
（3）、針對是模具的生産效率，國外企業非常重視，一方面，正如上個問題重點關注模具內冷卻，減少用噴塗解決模具溫度平衡，減少噴塗時間，減少鑄件在模具上的冷卻時間，提高生産節奏，提高壓鑄生産效率；另一方面，重點關注模具拆裝的快速，以及減少模具維修維護、更換易損件的時間。而大型壓鑄模具安裝、拆卸如采用人工壓壓板等傳統方式是非常占用時間的，通常需要一個班次。而國外，無論是壓鑄機還是壓鑄模具，都非常重視這個問題，包括模具的定位、模具的夾緊、頂出複位杆安裝、行程開關連接、抽芯油缸油管連接、冷卻水管連氣密窗接等等，都做到快速連接，並且如果模具需要幾個油缸或行程開關的接頭在模具上串、並聯好，做的非常人性化。而在型芯更換等其它細小環節上都下足了功夫，充分考慮了模具的使用性、模具的生産效率。安裝或拆卸都非常迅速，大大的節約了時間，提高了生産效率。因此，這是中國壓鑄模具企業以及壓鑄企業重點關注的問題，也是大型精密壓鑄模具未來的研究方向之一。
（4）、針對模具生産的可靠性，同樣中國壓鑄模具與發達國家存在差距，實際上模具可靠性對于壓鑄生産是非常至關重要的。這一點中國壓鑄模具生産企業，包括很多壓鑄企業，同樣對此問題不夠重視。很多壓鑄模具制造企業在設計、制造模具時往往只從經濟利益考慮，模具往往做得偏小，特別是大型壓鑄模具，模具承受的作用力是非常大的，國外大型壓鑄模具一是設計的強度足夠大，套板一般選擇P20或4140鍛鋼，並進行熱處理，這樣的模具在使用期內，模具絕對可靠，壽命長。而我國普遍采用鑄鐵或鑄鋼，我們的模具往往最開始生産尚可，模具使用一段時間後，模具會出現這樣那樣的問題，出現滑塊退讓，甚至出現模具開裂、套板開裂等，模具可靠性較差，嚴重影響壓鑄生産。
另一方面，國外先通風設備進模具普遍注意細節的改進。如國內一家日本合資企業一套缸體壓鑄模具，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，從來沒有因爲行程開關出現故障影響生産，這一點給使用單位留下了深刻的印象。而德國企業更多的從模具結構、模具設計以及制造工藝等方面不斷改進，確保模具水平的提高，如考慮到滑塊處容易進鋁或雜物，清理不幹淨會擠壞模具，采用了先進的滑塊結構，確保模具生産安全、可靠。這一點，中國壓鑄模具廠家必須有足夠的意識，模具是工具，安全、可靠是非常重要的。
（5）、針對提高模具使用壽命，一方面我們要向國外企業學習，在模具結構、模具強度等方面強化，在模具材料、熱處理、表面處理等方面進行研究、優化。另一方面，日本、德國先進的模具企業已開始在模具加工方面進行了研究，已采用先進的加工中心以及引進先進的加工技術，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。我們也應在這方面加強研究，提高我們的模具制造水平。輝旺已購買了兩台德國DMG大型五軸聯動加工中心，已開始對模具型腔的硬加工進行研究。
綜上所述，我們應緊緊圍繞上述五個方面，從壓鑄生産的方面考慮，提高設計、制造水平，關注模具細節，提高模具使用、維護的方便性，提高壓鑄生産效率，替顧客著想，這才是我們未來的研發方向和努力方向。只有這樣，我們的壓鑄模具的水平才能提高，才能提升中國大型精密壓鑄模具水平，才能提升壓鑄行業的整體水平。
三、中國大型精密壓鑄模具的發展預測
因此，只要我們加大研發力度，提高模具設計、制造水平，達到國外同類産品水平，不僅僅會占領國內市場，同時也會開拓國際市場，前景非常廣闊。相信，隨著國內一些大型壓鑄模具企業的崛起，以及研發力度、投資力度的加大，國內大型精密壓鑄模具的水平一定會很快趕上世界先進水平，爲中國壓鑄産業的發展做出貢獻。
隨著汽車行業的快速發展以及國産化進程的加快，如汽車缸體、儀表盤、自動檔變速箱殼體等大型、精密、複雜壓鑄件的需求會越來越大，大型、精密、複雜壓鑄模具的需求會越來越大。同時，在前經濟危機的特殊曆史背景下，對中國壓鑄行業和壓鑄模具行業來說，盡管存在困難，面臨挑戰，但是同樣也帶來了機遇。在世界和中國經濟快速發展的時期，對于成本的降低，企業可能不會那麽重視，而當經濟形勢不好的時候，降低成本提高競力對企業來說就顯得迫切了。而這恰恰會對中國壓鑄模具制造企業帶來了機遇，應該說目前的形勢，會給優秀的模具制造企業帶來挑戰，更帶來了機遇。就以缸體模具爲例，之前，由于國內模具水平的限制，這類模具普遍采用進口，而進口模具接近我們的兩倍，當前行業下滑，如果繼續采用進口成本肯定居高不下，這樣企業爲減低成本必然要尋求國內采購，畢竟中國制造業的成本遠遠低于國外企業。
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