宁波市北仑辉旺铸模实业有限公司 曲道理
一、国内压铸模具的发展历程及现状
压铸行业在中国是一个新兴的行业，在20世纪80年代，中国几乎没有专业的压铸企业压铸领域仅限于个别军工或国营企业的一个车间，大部分是800吨以下的压铸机，并且压铸机现对比较落后，最大只能生产630吨，压铸机的合模机构绝大部分还是全液压的，压铸行业非常落后。随着80年代末，中国摩托车行业的发展，中国陆续从国外引进了大批500吨至1000吨的压铸机，国内首台1000吨压铸机也在90年开发成功，中国压铸行业从此得以快速发展，并拉动了中国压铸模具企业的成长。
相对于压铸行业，中国的压铸模具行业更落后，几乎没有模具专业厂家，大部分自制模具，模具加工设备落后，大部分靠铣床加工，手工打磨成型。模具精度差，加工周期长，模具材料采用的还是3Cr2W8V，热处理采用的是调质，表面氮化，模具寿命非常低。在20世纪90年代压铸行业发展初期，压铸企业大部分压铸模具依赖进口，特别是台湾居多。中国压铸模具企业，特别是宁波北仑压铸模具企业快速发展真正开始起步应该是在90年代末，大都是从摩托车配件压铸模具开始，以小型压铸模具为主，当时的压铸模具企业在加工设备、检测设备等硬件条件以及压铸人才等方面都处于初始阶段，模具制造水平相对较低。但是正是有了这段时间的发展和积垫，为以后的发展奠定了基础。
进入二十世纪，随着中国汽车行业的发展，中国压铸行业又一次迎来了发展机遇。国内开始引进1000吨以上的压铸机，国内的外资企业，如力劲公司等压铸机企业也开始生产1000吨以上压铸机。这期间企业引进的压铸机吨位主要为1000吨至1600吨，而模具几乎全部是随着设备一同引进，国内很少能够生产。在经历了一轮引进后，由于国外压铸模具价格较高，个别企业为了降低成本开始寻求国内能够复制汽车配件的模具企业。为此部分规模较大的模具企业看准市场，积极应对挑战，加大了对大型先进装备的投入，购置了加工中心，购置了三坐标检测等检测设备，引进了CAE、CAD、CAM等软件，开始复制汽车配件压铸模具，模具设计水平、制造水平有了质的飞跃，从而带动了模具企业快速发展。
特别是近几年，企业在复制高端模具的过程中，不断吸收国外先进技术，模具设计水平也在不断提高，在压铸模具企业装备水平不断提高的情况下，模具制造水平以及制造能力也大幅提升。
但是，由于中国压铸行业发展时间短，压铸技术积淀相对较少，中国的压铸和模具教学的理论还停留在现对较低的水平，而很多压铸模具企业技术人员大部分又没有接受从事过压铸生产的经验，对于压铸工艺、压铸生产对于模具的要求或关注点了解不透彻，尽管很少一部分企业发展很快，水平在大幅度提升，但是，中国的压铸模具整体水平，都跟国外先进水平有一定的差距。
二、 国内、外压铸模具技术现状分析
(一 ) 压铸模具质量
模具是生产工具，模具的好坏直接影响压铸企业的生产和效益，模具是压铸企业生产之本，这一点已经在逐步得到整个压铸行业的认同。就连生产压铸机的厂商都称，压铸70%靠模具，30%靠压铸机。因此，无论是在国内还是在国外，对于压铸企业在选择模具时，特别是选择大型、精密、复杂压铸模具时，首先考虑的，就是模具质量。因为模具质量的好坏直接影响压铸生产效率、压铸产品质量，直接影响压铸企业的生产成本，直接关联压铸企业的生存与发展，至关重要。压铸模具质量应包括：模具精度、压铸成品率、压铸的生产效率、模具的可靠性以及模具寿命五个方面。
从目前国内模具企业的情况来看，除了关注模具成型部分尺寸外，比较关注模具的浇排系统，也就是只是关注能否压铸出产品，而对于模具的可靠性、模具的生产效率以及模具寿命关注不够。尽管近几年随着压铸模具企业的装备水平的提高、搞精度检测设备的引进以及设计、加工软件的应用，模具加工精度普遍有所提高，但是由于对于模具结构、模具强度计算、模具冷却水路的布置等方面对模具压铸生产成品率、模具可靠性、生产效率、模具寿命的影响方面关注不够，致使模具在使用时问题频出，或效率极低，严重地影响了压铸企业的生产、质量和效益。而国际上德国和日本都在围绕后几点不断地进行研究、改进，特别关注细节，在模具的压铸成品率、压铸生产效率、模具可靠性以及模具寿命等方面积累了丰富的经验，总体质量比国产模具高，中国整体水平与国外先进水平还是有一定的差距。
(二 )汽车发动机缸体、自动档变速箱壳体等大型、精密、复杂压铸模具
在汽车发动机缸体、自动档变速箱壳体类大型、精密、复杂压铸模具方面，模具质量差距更大。
由于这类产品产品复杂、技术难度大，并且直接影响发动机、变速箱的性能，加之后序加工费用非常大，因此对于模具的压铸成品率、压铸的生产效率、模具的可靠性要求更高。国内从2007年开始才有包括辉旺公司在内的极个别的模具厂家开发成功。国际上这类大型精密压铸模具供应主要集中在日本、德国和意大利，德国和日本尽管模具设计水平、研究水平制造水平要超过意大利，但是，由于价格太高，在中国的市场占有率不高，仅供给日系和德系的独资企业。相对而言由于意大利此类模具价格较低，因此中国以及其他国家和地区应用意大利生产的此类模具较多。可喜的是经过最近几年的努力，国内包括辉旺公司在内的优秀压铸模具企业经过最近几年的努力，已经赶超上来，缸体、自动档变速箱压铸模具水平大幅提高，目前仅我们辉旺公司就开发了包括日本铃木、三菱、本田等二十余套缸体压铸模具，开发了包括CVT、AT自动档变速箱壳体以及阀体模具十几套，其中V6缸体压铸模具的开发成功，更是为提升中国压铸模具水平做出了表率。
近几年随着国内汽车行业的快速发展，特别是国内民族品牌汽车的崛起，中国汽车行业竞争越来越大。各汽车企业一方面为了降低成本，采用压铸缸体的趋势越来越大，另一方面随着中国汽车家庭用车已成为主流，自动档轿车的需求也会逐步成为主流，各车企自动档变速箱开发力度越来越大，近2～3年，国内汽车行业以及相关的压铸企业纷纷购买吨位从2000吨到3800吨的大型压铸机，大都是用以生产自动档变速箱壳体和汽车发动机缸体，这类高端压铸模具需求越来越大。其次是国外模具用户有加快向低成本模具企业采购的趋势。因此，无论是国内还是国外，大型、精密、复杂压铸模具的市场前景广阔。
为此，我们压铸模具企业应抓住这大好机遇，加快大型、精密、复杂压铸模具的研发，提高模具设计、制造水平，缩减与日本、德国模具水平的差距，这对于占领国内市场，开拓国际市场，以及带动中国压铸产业整体水平的提升，都具有深远的意义。同时，对提升中国大型、精密、复杂压铸模具水平，促进中国压铸行业发展，增强中国汽车行业的竞争力，提升汽车行业开发能力、制造水平同样具有重大意义。
三、大型、精密、复杂压铸模具的研发方向
压铸模具水平的高低主要取决于五个方面：1)模具的制造精度;2)模具生产铸件的成品率;3)模具的生产效率;4)模具生产的可靠性;5)模具的使用寿命。国内压铸模具企业应该紧紧围绕上述几点，开展工作，以提高我国大型、精密、复杂压铸模具的水平。
(一 )提高模具的制造精度，必须从硬件与软件两方面抓起
模具的制造精度决定了压铸件的尺寸精度，中国压铸模具企业都非常重视，但是往往仅重视硬件，也就是采用购买先进设备手段实现，而对于软件即管理重视不够，忽视了提高管理水平的提高。要提高模具的制造精度应从两个方面进行改进，一是提高加工装备水平，二是提高管理水平。对于第一点，大部分企业都能够理解，但是对于第二点，中国压铸模具企业普遍没有意识到。实际上，仅仅有好的设备，如果管理跟不上，同样无法做出高精度的模具。例如刀具磨损，机床精度下降或产生变化，加工参数的选定等等都会影响加工精度。因此必须从管理入手，如建立刀具库，在使用之前全部检测，定期对机床进行精度检测等管理手段，建立可靠的质量保证体系，建立标准化作业标准、作业流程，抓好各个环节，才能确保加工质量，确保模具质量。在管理水平上、管理细节上我们与国外先进企业差距较大，特别是中国压铸模具企业，由于发展历史比较短，并且大部分都是从作坊式的工厂一步一步走来，普遍管理基础较差，企业在引进人才上往往重视技术人才的引进，对于管理人才的引进重视不够，致使我们压铸模具企业尽管在硬件上达到了国外先进水平，但是我们的模具制造精度却赶不上国外先进水平。因此，提高模具的制造精度，必须从硬件与软件两方面抓起。
(二 )提高模具生产成品率，必须从模具浇排系统、温度平衡等多方面整体分析
中国大部分模具企业只重视模具的浇排系统，很多企业购买了模流分析软件，在设计前期就开始重点关注。当然，浇排系统对铸件成品率的影响是非常大的，但是，大部分企业对模具温度平衡，即模具冷却水的布置重视不够。实际上模具平衡问题不仅仅影响模具压铸生产的成品率，而且影响模具的生产效率。
压铸生产中模具温度场直接影响产品质量，并且只有做好模具内冷，才能确保适应全自动压铸生产。因为在全自动生产的条件下，是无法用人工喷涂来调节模具温度以满足压铸生产要求的。对于模具温度场平衡，日本和德国企业非常重视，如日本企业制造的模具冷却水全部安装阀门进行控制，有的采用了高压冷却系统，甚至对于小到4mmm的型芯都进行冷却，并且安装有温度感应装置，通过温度变化控制冷却水量或压力。辉旺公司在承制日本或德国客户的模具时，在试模阶段，客户都要求冷却水必须到位，并且在试模过程中重点关注模具温度场的变化，并加以控制调整，以满足全自动生产为验收标准。对模具冷却水的控制要求是压铸工艺上的重点关注对象。
随着中国压铸企业整体实力的提高，压铸设备的自动化水平提高。特别是近几年有实力的企业集团投资压铸的起点非常高，基本上按压铸岛的方式全自动生产，压铸机大都是全自动的，而对于与之配套的压铸模具要求同样非常高，而国产的大部分压铸模具目前根本无法满足需求，差距很大。因此，必须加大对模具冷却的研究，加大适应全自动压铸生产模具的研究，这是中国压铸模具企业以及压铸企业重点关注的问题，也是大型精密压铸模具的重点研究方向之一。
(三 )重视细节，提高压铸模具的生产效率
提高模具的生产效率是降低压铸产品成本的重要手段。提高模具生产效率，一方面需要重视模具内冷却，减少用喷涂解决模具温度平衡，减少喷涂时间，减少铸件在模具上的冷却时间，提高生产节奏，从而提高压铸生产效率;另一方面，需要从模具结构着手，包括快速的模具拆装，减少模具维修维护、减少更换易损件的时间、油缸的动作时间等方面进行研究、提高。
例如对于模具大型压铸模具安装、拆卸，国内通常采用传统方式——人工压压板，非常占用时间的，通常需要将近一个班次。严重影响压铸的生产效率，损失巨大。因此，我们必须非常重视这个问题，包括模具的定位、模具的夹紧、顶出复位杆安装、行程开关连接、抽芯油缸油管连接、冷却水管连接等等，都要做到快速连接，甚至模具需要几个油缸抽芯共用一个抽芯电磁阀的，其油管、接头、行程开关都应模具上串、并联好，以便于在模具安装时方便快捷，这样才能提高了生产效率。另外我们在模具设计时必须在型芯更换、油缸的选用等其它细小环节上也要充分考虑了模具的使用性、模具的生产效率，要做到安装或拆卸都非常方便、迅速，以节约了时间，提高生产效率。以油缸选用为例如果油缸吨位选用过大，尽管保险，但是运行就会减慢，影响生产效率。在大型模具上，油缸的运行更占用时间，为此，可以采用斜导柱和油缸结合(先用斜导柱，再用小吨位油缸抽)或采用双级油缸，目的就是要缩短压铸时的动作时间，提高压铸生产效率。压铸的生产效率对于压铸企业的效益影响重大，选择高效率的模具对于压铸企业的经济效益至关重要。
因此，注重细节，提高压铸的生产效率是中国压铸模具企业以及压铸企业重点关注的问题，也是大型、精密、复杂压铸模具未来的研究方向之一。
(四) 提高模具的可靠性，确保压铸生产的连续性
由于压铸生产的特殊性，一旦停机，损失非常大，大型压铸件生产停产损失更大。模具可靠性对于压铸生产是至关重要的。模具可靠性的好坏，直接影响压铸企业的成本，直接影响压铸企业的经济效益。因此，提高模具可靠性，确保压铸生产的连续性，是模具优劣的重要考量指标，应该是我们模具企业的重点关注、研究的方向。
压铸模具，特别是大型压铸模具，模具承受的作用力是非常大的。国内很多压铸模具制造企业在设计、制造模具时往往只从经济利益考虑，模具往往做得偏小。当然，有时也不仅仅怨模具制造企业，有些压铸模具使用企业，采购时首先会从采购价格考虑，把价格压得很低，模具制造企业为了保证利润，只有把模具做小了。而国外大型压铸模具一是设计的强度足够大，二是采用抗变形材料，套板材料一般选择P20、4140或S50C锻钢，并进行热处理，这样的模具在使用期内，模具绝对可靠，寿命长。而国产模具普遍采用铸铁或铸钢，模具往往最开始生产尚可，使用一段时间后，模具会出现这样那样的问题，出现滑块退让、甚至模具开裂、套板开裂等问题，模具可靠性较差，严重地影响压铸生产。目前我们辉旺公司非常注重套板的选用，设计的足够强，材料基本上采用S50C锻钢，并引进了一台东芝大型卧式加工中心专门加工套板。
另外，国外先进模具普遍注意细节的改进，而细节决定了质量。如国内一家日本合资企业在用的一套日本生产的缸体压铸模具，其行程开关从进线口到行程开关的盖全部用特殊的腊封起来，确保一点水气进不去。经了解，该模具从投入使用到模具报废，从来没有因为行程开关出现故障影响生产，这一点给使用单位留下了深刻的印象。而德国企业更多的从模具结构、模具设计以及制造工艺等方面不断改进，确保模具质量，例如考虑到滑块处容易进铝或杂物，清理不干净会挤坏模具，采用了先进的滑块结构，确保模具生产安全、可靠。
中国压铸模具厂家必须对模具的可靠性加大重视，模具是工具，安全、可靠至关重要。
(五) 加大科技投入，提高模具使用寿命
模具寿命对于模具使用的压铸企业都是非常关注的，直接影响企业的经济效益。对于压铸模具，特别是铝合金压铸模具，由于铝合金熔点较高，压射速度较快，压射压力大，模具寿命相对于注塑、低压铸造等模具要低很多，一般在四万至十几万模次。因此，如何延长压铸模具寿命更值得我们研究、探讨。
但是，目前大部分企业往往只是在模具型腔材料上予以考虑，实际上影响模具寿命的绝不仅仅只是模具型腔材料和热处理，如：模具结构的设计、模具的加工工艺、模具的贴配、模具的保养与维护等都是影响模具寿命的重要因素。
因此，我们必须从多方面进行改进、研究，提高模具水平，以提高模具寿命，为压铸企业提高经济效益提供条件。一方面我们应继续在模具材料、热处理、表面处理等方面加大研究力度。另一方面，我们要从模具结构设计、模具的加工工艺、模具的贴配、模具的保养与维护等等方面加以改进。同时我们需要对先进加工技术和工艺等方面加大研发力度，提高模具制造水平。如日本、德国的模具企业已开始采用的加工中心和先进的加工技术，进行模具型腔的硬加工，减少模具表面的硬质层，大大提高了模具寿命。目前，辉旺铸模实业有限公司也开始对模具型腔的硬加工方面进行了研究，已采用了这项技术，取得了效果明显，模具寿命大大提高。
综上所述，我们应紧紧围绕五个方面，从有利于压铸生产出发，提高设计、制造水平，关注模具细节，提高模具使用、维护的方便性，提高压铸生产效率，提高模具寿命，一切从压铸生产实际出发，一切替顾客着想，这是我们未来的研发方向和努力方向。只有这样，才能提升中国大型、精密、复杂压铸模具水平，也才能提升我国压铸行业的整体水平。
四、结束语
随着汽车行业的快速发展以及国产化进程的加快，如汽车缸体、仪表盘、自动档变速箱壳体等大型、精密压铸件的需求会越来越大，大型、精密、复杂压铸模具的需求也会越来越大。对中国压铸行业和压铸模具行业来说，尽管存在困难，面临挑战，但是同样也带来了机遇。
因此，只要我们加大研发力度，提高模具设计、制造水平，达到国外同类产品水平，不仅会占领国内市场，同时也会开拓国际市场，前景非常广阔。我们相信，随着国内一些大型压铸模具企业的崛起以及研发力度、投资力度的加大，国内大型、精密、复杂压铸模具的水平一定会很快赶上世界先进水平，为中国压铸产业的发展做出贡献。
作者： 曲道理，宁波市北仑辉旺铸模实业有限公司 高级工程师 副总经理
