我國壓鑄模具現狀與發展前景
發布時間:2009-8-18 閱讀:884

一、前言 

近年來,壓鑄市場異常活躍,壓鑄產業的高速增長帶來了壓鑄模具制造工業的一片興旺。根據中國模具工業協會經營管理委員會編制的《全國模具專業廠基本情況》統計,壓鑄模具約占各類模具總產值5%,每年增長速度高達25%。 

這幾年,各模具廠普遍加大設備投入,提升技術水平和制模能力,模具的質量有了轉大的提高。總體來說,中、小型模具的制作完全可以滿足國內的需求,大型、復雜、精密的壓鑄模具依賴進口的狀況較大地得到改善;中、低檔模具供大于求,大型且要求高的壓鑄模進口不少;出口的壓鑄模量年年遞增;國內商品化模具總量已經超過一半,自產自用的模具已不再占主導地位。 
表1 我國鑄造模具生產情況匯總 
 
注:①鑄造模具中約70%是壓鑄模具 ②表中統計范圍為模具所統計到的企業
二、高速增長的原因 

1.我國汽車工業高速發展,推動壓鑄模生產快速增長 

眾所周知,壓鑄件應用的范圍很廣,幾乎涉及到所有工業領域,其中汽車零件的壓鑄件以其數量之大、品種之多、要求之嚴、品質之高以及有色金屬材料用量之大名列首位,在整個壓鑄產業中占最大的份額。 

當前,正值我國汽車工業進入高速增長期,產量連續多年大幅度增長,2006年產量超過700萬輛,尤其是與壓鑄工業關聯密切的轎車增長最快,急劇地增大對復雜、大型、精密壓鑄模的需求,因而作為壓鑄工業的重要支撐──壓鑄模具產業獲得了前所未有的發展機遇。可以預測,未來幾年我國壓鑄模的生產仍將獲得主要來自國內汽車工業的強勁推力。 
表2 各國汽車零件壓鑄件占壓鑄總產量之比 

表3 我國汽車產量增長對壓鑄總產量的影響 

2.我國摩托車產品長盛不衰,持續推動壓鑄模生產增長 

我國摩托車生產連續多年來產量全球第一,2006年高達2144萬輛,年產百萬輛以上的企業有8家,摩托車發動機所需的中型、復雜壓鑄模已全部國內制造,該行業向壓鑄模制造企業提供了持續的、穩步增長的巨大需求。 

3.海外市場的拓展 

經濟全球化浪潮中,產業發展過程的國際分工正在形成,基于成本的壓力,外商大量在我國采購壓鑄件,甚至還在中國設立壓鑄生產基地,可以預見,未來一段較長時間內,我國仍會承擔著國際有色金屬鑄件及制品的生產制造任務。另一方面由于模具同仁的不懈努力,我國壓鑄模制作水平和能力有了很大提高,模具質量與先進工業國的差距逐步縮小,價格低廉驅使國外采購量劇增,巨大的海外模具市場的需求對我國模具產業興旺起著推動作用。 

三、我國壓鑄模制造業企業基本情況 

我國壓鑄模生產廠點眾多,但規模都不是很大,人數一般不超過300人,年產值不高于5000萬人民幣,生產效率較高的企業年人均生產率在20-30萬元,絕大部分廠家以生產中、小型模具為主,模具的檔次為中、低檔。目前,我國壓鑄模具的使用壽命見表4。 
表4 目前我國壓鑄模使用一般壽命 (萬模次) 

1.生產基地按地區的分布 

壓鑄模生產廠家集中分布在我國沿海經濟發達省、市以及汽車、摩托車生產基地。各大生產板塊依次如下: 

浙江省壓鑄模生產廠家主要集中在北侖、寧海、鄞州、余姚等地,近年來該地區發展快,廠房和設備投入很大,不少企業還增加了壓鑄鑄件生產。尤其是被稱為“中國壓鑄模之鄉”的寧波北侖區,目前是國內壓鑄模具生產最密集和商品模供應最多的地區,當地壓鑄模制造企業400多家,每年銷售商品模超7億元人民幣,其中年銷量上千萬元的企業有16家,而像清林、東岙、恒山模具專業村年產值均在億元以上。生產規模較大的專業廠家有:寧波市北侖輝煌鑄模實業有限公司、寧波車燈電器有限公司、寧波鑫達模具制造有限公司、寧波勛輝電器有限公司、寧波臻至機械模具有限公司、寧波華朔模具機械有限公司、寧波鑫海模具有限公司、寧波誠盛有限公司等。 

廣東省壓鑄模生產主要在廣州、東莞、深圳、佛山等地,廠點相對分散。由于經濟開放較早,吸收國外先進技術較快,該地區外向型企業較多,有一批臺資、港資、日資的模具生產廠商,整體上模具質量較好,模具出口量較大。生產規模較大的專業廠家有:廣州市型腔模具制造有限公司。 

除浙江省外,華東地區壓鑄模生產廠家主要在上海市和江蘇省(蘇州、常州、昆山),該處憑著緊靠我國工業重鎮和汽車產業的地域優勢,發展勢頭強勁,面對著外商或合資企業的需求,新建的企業普遍起點較高,員工素質好,發展勢頭大。其中生產量較大的專業廠家有常州康利達頂堅模具有限公司。 

在上述三個地區壓鑄模生產所需的鋼材、電極材料、液壓元件及模具各類相關配件品種最齊全和供應最暢通,模架制造、外協機械加工、外協電極制作、熱處理協作廠家最為集中。 

此外東北的吉林省、遼寧省和西部的四川省、重慶市壓鑄模的產量也不少。 
如:共立精機(大連)有限公司,現在是一家完全由中國人運作的日本獨資企業,該企業內部管理嚴謹,生產效率較高,借助日本先進制模技術來發展民族品牌。 

2.生產廠點的企業類別 

全國壓鑄模生產企業大體可以分為以下幾類: 

第一類是壓鑄模制造專業廠。這類企業服務于全社會,承接各行業所需的各類型的壓鑄模具,設備較先進,技術較優良,規模相對大些,目前是我國商品模具的主要供應商。 

第二類是隸屬于壓鑄企業的模具車間或分廠。這類企業能貼身服務于本企業,服務及時,對自需模具的產品技術要求清楚,把原來引進的國外模具進行國產化復制,有“近水樓臺先得月”的優勢,能基本滿足本企業模具自給的需要,有些還少量承接企業外的任務,有時也會把一些難度大、時間急的模具發到專業廠去制作。近年來不少壓鑄廠不再加大制模設備投入和縮小規模,改為以模具維修和保養為主。這類企業其中規模較大的有:重慶渝江新高模具有限公司、大連亞明汽車部件制造有限公司、高腰鴻圖模具制造有限公司、南海市文燦壓鑄有限公司、成都興光壓鑄工業有限公司、上海乾通汽車附件有限公司、上海皮爾博格有色零部件有限公司等。 

第三類是鑄造模具、塑料模具廠兼造壓鑄模,企業呈現產品的多元化。如一汽鑄造模具設備廠、東莞忠信制模有限公司、聯盛(番禺)塑料五金模具有限公司、象山同家模具制造有限公司、寧波合力模具有限公司等,上述廠家都是一些實力很強的模具企業。 

目前全國壓鑄模制造廠家大部分是非公有制企業,星羅棋布、數量眾多的個體、民營企業正在對我國模具行業和相關產業的發展作出貢獻,這類企業具有很強的市場適應能力和資本增值能力,對市場需求反映敏捷,產出最大,生存力最強。 

四、壓鑄模生產的新動向 

這幾年,壓鑄模品種、產量、綜合設計水平,產品的復雜、精密程度,模具的大型化,以及企業的工裝設備,工作環境,加工和檢測手段等均有很大提高,應該說是我國有史以來提升最迅速的時期。但是壓鑄模的制造總體來說與國外先進工業國家相比差距還很大,大致相當于他們90年代末的水平,模具結構復雜些的還多是步人后塵,以造復制模為主,創新點不多。制造過程中普遍存在質量控制不夠嚴謹、制造精度差些,以及設計時對模具的熱平衡分析、冷卻系統設置、零件的快換、安裝的快捷、生產的安全性等方面考慮欠周全,模具使用時穩定性不高,故障率大。 

1.普遍實現了CAD/CAM,CAE越來越得到重視 

CAD/CAM一體化技術的實現,使模具行業發生了革命性的改革,實現了企業的技術信息的快速傳遞和技術資源的共享,提高了零件加工精度和互換水平。近年來,不少廠家還通過采用CAE技術,進行模擬金屬的充填過程,模具溫度場的分析,預測成型過程中鑄件可能產生的缺陷及模具強度的分析,來驗證模具的流道、溢流、冷卻、排氣系統及模具結構的設計方案,實現設計優化,減少設計的失誤,縮短試驗時間。能否成熟地運用CAE技術到模具設計和生產上,將成為當今壓鑄模制造廠家技術提升的新熱點和企業實力的一個重要標志。國內所使用的軟件仍以外國軟件為主,如:AutoCAD、Pro/E、UG、CATIA、Cimatron、PowerMILL等,分析方面較多使用的軟件是Magmasoft(德國)、FLOW—3D(美國)、ADSTEFAN(日本)等。我國不少高等院校對此也進行長期的研究和開發,如華中科技大學、上海交通大學、清華大學、華南理工大學等。企業在應用上也取得可喜的進展,重慶渝江新高模具有限公司幾年前已建立了CAD/CAE/CAM計算機網絡,模具制作全過程實現無圖紙化生產;一汽鑄造模具廠模具3D設計已達到95%;廣州市型腔模具制造有限公司與歐洲同行聯合設計電梯梯級壓鑄模以及一汽鑄造模具廠與加拿大同行聯合設計發動機齒輪箱殼體壓鑄模,著重在流道的設計,吸收了國外模具設計的新理念,優化了方案,收到了很好的效果。采用信息技術帶動和提升模具企業的傳統生產是必然趨勢,并越來越顯示出強大的優越性。 

2.設計和制造大型復雜壓鑄模的能力大幅提升,國內已具備了制造大型復雜壓鑄模的能力 

近年來為適應鑄件大型化的需要,國內大噸位壓鑄機擁有量劇增,大型、復雜壓鑄模需求量得到擴大。 
幾年前用在超過15000KN壓鑄機上用的模具基本都是從國外引進。1998年無錫模具廠研制成功我國第一套國產化的“電梯梯級”壓鑄模具,該模具在25000KN壓鑄機上使用,重量超過20噸,開創了大型壓鑄模具國內制造的先例,為我國制造大型“電梯梯級”壓鑄模具積累了經驗和教訓。但是,汽車行業所使用的大型壓鑄模只是在本世紀國內才開始制造。2000年廣州型腔模具廠自行設計和制造了“F15變速箱殼體”壓鑄模具,該模具在18000KN或25000KN壓鑄機上使用,模具重20噸。2004年一汽鑄造模具設備廠成功地設計、制造了在34000KN壓鑄機上使用的“中間殼體—變速箱”壓鑄模,模具重達33.5噸。2005年廣州市型腔模具制造有限公司研制成功“康明斯發動機的飛輪殼” 壓鑄模,該模具在35000KN壓鑄機上使用,模具重32噸,模具上有六個均用油缸抽拔的滑塊,結構比較復雜,通過CAE軟件進行分析后大膽采用中心澆口在冷室壓鑄機使用的設計方案,填充時金屬流動暢順,產品成品率高;2007年該公司又獨立設計和制造了當前我國單套最重(40噸)的汽車殼體壓鑄模。2005年北侖輝煌鑄模實業有限公司成功制造了在35000KN壓鑄機上使用“汽車油盤”大型壓鑄模。寧波臻至機械模具有限公司亦生產過配在34000KN壓鑄機的模具。在這里還不得不提到的是:被譽為汽車的心臟——缸體的壓鑄模的開發及制造近兩年來有所突破,汽車缸體模屬于目前大型汽車壓鑄模中技術難度最大、技術含量最高的一類,模具在20000KN—30000KN壓鑄機上運行,單套模具重量一般在30噸左右,使用中對生產效率和產品合格率要求特別高,國內各大汽車制造公司一直以來都不惜重金從國外引進模具,自從上海乾通汽車附件有限公司制作了國內第一套自用的四缸缸體壓鑄模為開端,先后有共立精機(大連)有限公司、象山同家模具制造有限公司、廣州市型腔模具制造有限公司等實力較強的模具制造商在研究和制造。經過近十來年的努力,鎖模壓力在20000KN以內的壓鑄機上使用的大型汽車模具,如:汽車離合器、變速箱、油底盤以及大型燈罩殼體等壓鑄模目前完全可以在國內制造,模具的水平和使用效果基本能滿足產品需要。 

3.新技術、新工藝、新材料的大量采用 

壓鑄模水平的提高有賴于新技術、新工藝的采用:不少廠家采用高速加工中心機床高速切削加工淬火后的型腔鑲塊、采用石墨加工中心加工電極、采用慢走絲線切割機加工型位及孔、采用合模機進行模具修研裝配、采用三座標測量儀檢測尺寸。此外,真空壓鑄技術、使用恒溫器保持模具的工作溫度的恒溫技術、采用局部加壓裝置的設計、氮氣彈簧的選用、模具零件加工時的在線檢測、模具冷卻系統的研究、壓鑄鎂合金所用的模具的研制、模具使用的可靠性、穩定及人性化的研究以及型腔鑲塊采用多種表面強化處理(氮碳共滲、硫氮碳共滲、氧化、物理氣相沉積)等先進制造技術不斷地嘗試和推廣。 

目前壓鑄模鑲塊材料70%以上選用H13類鋼,其余的是3Cr2W8V或其他優質熱作鋼。鋼材冶煉方法有普通冶煉、電渣重熔、真空重熔等,鍛打方式有2D鍛打和3D鍛打。力求材料潔凈度高、組織偏析少、晶粒細、各向同性優異,達到機械切削性能好、熱處理變形少、工作時熱強度高、韌性好、磨損少,由于優質鋼材的合理選用以及真空熱處理工藝的普遍應用,使得近年我國壓鑄模使用壽命與國際先進工業國的距離大大縮小(但國內模具的使用故障率高仍是通病)。目前主要使用的熱模鋼有:上海寶鋼、撫順鋼廠、大冶鋼廠、本溪鋼廠等國內廠家冶煉的4Cr5MoSiV1(H13鋼);以及歐洲和日本生產的鋼材,如:瑞典ASSAB鋼廠的8407;8418(DIEVAR);奧地利BOHLER鋼廠的W300、W400、W403;德國KIND&CO鋼廠的TQ1;德國蒂公司的1.2343、1.2344;法國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。上述外國公司在國內多處設立供應點,材料供給暢通,服務還可以,但鋼材的價格較貴。各模具制造廠家會根據客戶及產品要求,選擇性價比相對高的合用鋼材的余地大了。近年,行業內對于模架的加工精度和材質強度引起了重視,模架質量的好壞直接影響到整套模具的壽命和產品的精度,“沒有高質量的模架不算一套好的壓鑄模”這個觀點正被同行接受。模架常用的材料有:中碳鋼(45鋼、50鋼、55鋼)調質處理、高強度QT、鑄鋼、鑄低合金鋼、調質處理的P20鋼等。經驗和教訓使得模具制造廠家對于未經熱處理的中碳鋼塑料模架及塑料模具專用推桿的選用更為謹慎,當前行業內對模具的材料選擇和熱處理工藝更科學和嚴謹。 

4.技術改造的規模和設備更新速度的加快前所未有 

近年來,行業中出現產能的擴充現象尤其凸顯,高端的加工設備增添很多,如:五軸高速加工中心、三座標測量儀、慢走絲線切割機床、大型合模機、大型精密電火花機床、石墨電極加工中心機床、深孔鉆床、大型龍門磨床、大型龍門數控銑床、大型高壓真空淬火爐等設備。這些優良的裝備投入為加大產出,縮短制模周期,制造精密、復雜模具提供了保證,壓鑄模的生產運作正改變著“依賴鉗工”修正裝配的制模模式,朝著“只裝少配”的方向邁進。 

5.壓鑄模具生產專業化程度尚有待提高 

提高模具的專業化生產是市場細分的產物,也是提高模具質量和降低成本的發展趨勢。這里所講的專業化不單是模具種類分工的專業化(如專門制作塑料模、沖模、壓鑄模等),也不是單單停留在模具大型、中型或小型之分(這主要由企業設備狀況決定),最理想的專業化分工是以特定的壓鑄件產品來劃分,形成有些企業專門制造某類產品模具特別專長,質量特別好,成本特別低,得到市場認可,對這類模具采購量相對集中。 
在壓鑄模制造行業中,目前雖然有像摩托車曲軸箱、大型汽車殼體、電梯梯級、電動工具殼體等類壓鑄模集中度略為高些,但還沒有達到像汽車輪胎模、汽車保險桿模、汽車儀表板模、電機轉、定子沖模、車燈模等的專業化程度。 

6.壓鑄模具出口市場日趨興旺 

近期國外采購商從未間斷地到中國考察和選點,國內模具企業加大向外宣傳推介的力度,雙動的結果是在我國采購壓鑄模的數量逐年增多。“如何承接好外單?如何才能造到符合不同國家技術標準和要求?”成為近期同行中的熱門話題。我國出口的壓鑄模具目前集中在歐洲、北美、日本、韓國等地,據了解部分企業的出口模具量已占總產值的30%以上。越來越多的優質壓鑄模飄洋過海,這些模具共同特點是用料考究、制作精良、尺寸精度高、能符合客戶標準要求、使用壽命和鑄件質量達到或趨近國外先進水平,同時具有明顯的價格優勢。寧波鑫達模具有限公司為加拿大某公司制作的汽車面板骨架模鑲塊及赴德的精密壓鑄模,寧波臻至機械模具有限公司為意大利制造的電機殼模,都因尺寸精確、交貨周期短而贏得市場。共立精機(大連)有限公司長期大量為日本和亞洲某國提供模具。此外,公認制造難度大、要求高的大型汽車壓鑄模,我國無能力出口的記錄被改寫:2005年一汽鑄造模具設備廠出口到加拿大的汽車油底盤壓鑄模由于價格優勢強、設計先進、制作精湛得到外商認可,一再追加定單。廣州市型腔模具制造有限公司為多家歐洲大型壓鑄公司設計與制造了多套汽車壓鑄模(在18000—20000KN壓鑄機上生產),像橋車離合器、變速箱、油底盤等類模具設計成熟、質量控制嚴格、準點交付、使用壽命長,得到客戶的好評,去年還把電梯梯級壓鑄模(在25000—30000KN壓鑄機上生產)返供到歐洲。我國大型、復雜、精密的壓鑄模只進口無出口的歷史已經結束,巨大的海外需求將會為各廠家提供更加廣闊的市場。 

五、建議 

①正確合理地選用模具標準件,提高企業的標準化程度,是提高模具的質量,降低生產成本,縮短制造周期的有效途徑。模具標準化程度是衡量一個國家模具水平的重要標志,國外先進工業國家模具標準化率達70-80%,而目前我國約為40%,而壓鑄模具標準的建立和標準件的商品化生產及使用覆蓋面都低于沖模和塑料模,盡管壓鑄模具國家標準新的修訂版于2004年3月頒布實施,但內容比較簡單,指導力不強。建議組織力量,參考北美壓鑄標準和ISO國際標準再次充實和修訂。 

②目前國產的H13鋼材質量和穩定性仍未盡人意,當制造要求高、或使用壽命長、或鑲塊較大以及出口模具時基本還首選進口鋼材,國產鋼材與進口鋼材價格相差甚遠,很大程度上影響到市場開拓的競爭力。作為世界鋼鐵生產量第一的中國,沒有什么理由把技術附加值高的模具鋼市場向外國人拱手相讓,我們呼吁和迫切期待鋼鐵行業能重點扶持幾個生產廠點,加速提升冶煉及鍛造技術,及新模具鋼種的研發,為模具行業提供所需的質優價廉的材料。
 
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