北仑压铸模具的技术现状

　　北仑模具工业从20世纪60年代开始起步，90年代发展迅速，行业规模日益壮大，技术水平不断提升，产业结构渐趋合理，以压铸模具为主，享有“压铸模之乡”的称号。2006年商品模具产值25亿元。北仑模具行业有省、市级高新技术企业6家，创建了电器塑料模具、压铸模具2个省级企业工程技术中心。本文在分析北仑压铸模具占全国压铸模比重的基础上，从设计技术、制造技术、模具材料及热处理技术、管理技术、标准化技术五个方面进行了技术现状描述。

　　1 北仑压铸模具在全国的地位

　　按照国家标准模具分为十大类，我国以冲压模具、塑料模具为主，随着近年来汽车和摩托车工业等的发展，塑料模具、压铸模具所占的份额逐年加大。

　　据中国模具协会统计2001年我国模具产品结构中冲压模具约占50%，塑料模具约占34%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占10%[[1]];随着摩托车、汽车及家电工业迅速发展，压铸行业出现了日新月异的局面，压铸模产值产量大增，从中国模具工业协会管理委员会公布的《全国模具专业厂基本情况》(2003上)统计，压铸模在产量和数量上仅次于冲模和塑料模，已占各类模具总产量的8%左右[[2]];随着汽车工业成为我国的支柱行业之一以及产品轻量化、绿色化、节能化的发展趋势，有色金属压铸件及模具的产量大幅增长，根据2006年对全国压铸厂的抽样统计，我国压铸模具产值已占模具工业总产值的10%[[3]]。

　　由全国模具工业生产总值，并根据上述资料以及中国模具协会总结的各类模具按产值所占比重数据，得到2005、2006年压铸模具产值如表1所示。

　　北仑模具中压铸模具主要集中在大碶街道，霞浦、新碶、柴桥也有一些压铸模具企业，根据统计北仑压铸模具占模具总量的75～80%，2005、2006年压铸模具生产总值如表2所示。

　　表2 北仑模具产值及压铸模产值

　　由表1、2可知， 2005年北仑压铸模具占全国压铸模具总产值的24.0%，2006年占到全国模具工业总产值的26.1%。即全国压铸模具总产值1/4来源于北仑压铸模具企业，所以北仑荣获“中国压铸模之乡”、“中国压铸模具基地”的殊荣是明至实归的，从而也突显出北仑模具行业在全国的重要地位。

　　2 北仑压铸模具技术现状

　　北仑压铸模具经过20多年的发展，形成了一批特色鲜明的优势企业，建成了6家省、市级高新技术企业、3家模具行业省级企业工程技术中心。

　　目前北仑骨干模具企业在设计、制造过程中应用了CAD/CAM技术，部分还辅以CAE进行成形模拟分析，在加工过程中优质耐热钢H13已成为主要选用钢种，真空淬火、淬硬后精加工、在合模机上装配调试、在三座标测量仪上检测已成为通用关键工序和手段。例如勋辉电器成为北仑首家生产镁合金压铸模具及其产品的企业;北仑模具压铸有限公司的“双缸柴油机箱体”系列产品，形状复杂、抽芯数目较多，制造难度高;北仑华盛模具厂生产的“缝纫机机头”模具，结构复杂、流道设计合理;辉旺铸模的大型压铸模多次获奖。北仑骨干企业模具设计制造水平已接近或达到台湾水平。在企业技术人员方面，北仑区模具企业中有高级工程师500余名，部分企业还引进外籍专家指导模具设计和生产。同时，北仑热处理、模锻加工等配套行业也得到了一定的发展。

　　高水平的模具技术涉及模具材料、制造技术、设计技术、管理技术、标准化技术等多个层面，如图1所示。以下分别论述。

　　1) 设计技术

　　模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具设计制造方式的关键技术，它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。

　　北仑多数企业在模具制造过程中已经广泛应用CAD/CAM技术，并且已经从二维设计逐步过渡到三维设计阶段，三维造型设计和CNC机床相结合的一体化制造技术逐步推广，模具制造过程数字化程度较高。规模以上模具制造企业均已建立专职模具二维三维设计部门，购买了UG、Pro/E、Cimatron、AutoCAD等正版软件，自主设计能力较强。但目前北仑的三维CAD/CAM应用只局限在通用商品软件的功能上，还没有根据自己产品的特点以及设计经验、标准经过二次开发转化成为专用的模具CAD软件。北仑骨干模具企业已经意识到专用CAD软件的重要性，有的企业已根据自身产品特点和设计规范，制定了二次开发的计划。

　　目前实力较强的主要模具企业已经开始应用CAE技术对压铸工艺、模具结构进行优化。表3是北仑与国外模具设计技术的比较。

　　表 3北仑与国外的模具设计技术比较

　　2) 制造技术

　　模具制造技术的关键在于设备和技术的运用。近年来，北仑压铸模具产业装备改善明显，全区约有258家模具企业新购进高速加工中心、慢走丝线切割机床、真空淬火炉和三座标测量机，提升了加工质量，缩短了制模周期。北仑区模具制造企业拥有具备国际或国内先进水平的各类模具加工中心600多台，从日本、美国、西德、意大利等国引进的数控高速铣、石墨机、电火花机床、深孔钻床、三座标测量机、合模试模机、电子万能试验台、高速化学分析仪、金相显微镜、显微硬度计、维氏硬度计、等离子火花放电烧结炉等世界先进水平的精密加工机床和测量仪器近100台(套)，300万以上的五轴加工中心也引进了3台。除传统的机械加工方法外，基于计算机技术、信息技术及CAD技术的先进制造方法也越来越多地引入到模具加工领域。

　　3) 模具材料及热处理技术

　　模具材料及热处理和表面处理对提高模具寿命起到非常重要的作用，模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。

　　北仑模具业已逐步形成协作化程度较高的产业集群。全区现有模具配套企业150多家，主要涉及测绘设计、材料供应、模架、锻件加工和热处理等。国际著名材料供应商瑞典一胜百公司已落户北仑，专业提供模具材料和热处理服务。

　　目前，北仑模具企业从所用模具材料供应情况，可分为两类：

　　(1)进口材料 特点为质量稳定、材料金相组织均匀，价格高。主要供应商有：瑞典的一胜百、德国和日本大同等。

　　(2)国产材料 主要以抚顺特钢、上钢五厂为代表，以压铸模常用的H13为例，抚顺特钢模块产量的80~90%销售在北仑市场，大冶钢厂的材料也占有一定数量。

　　国外材料价格是国产材料的2～4倍左右，模具材料的选用一般由客户指定。

　　压铸模具主要材料牌号为H13。在模具材料热处理方面，一般情况是购买国外模具材料，由材料供应商进行粗加工之后的热处理。例如，一胜百在模具材料销售后负责其后续的热处理。国产材料一般由大碶热处理厂等进行热处理，由于国内材料在性能稳定性、组织均匀性方面与国外材料有差距，在模具出现问题时，材料供应商与热处理厂商的扯皮时有发生。

　　如何提高国产模具材料质量与热处理的水平，是北仑、也是我国模具产业壮大发展的一个瓶颈问题。以压铸模常用的国产H13为例，如能建立北仑模具企业、热处理厂商、钢厂等进行商谈的平台，针对北仑压铸模具的具体需求，进行热处理工艺攻关，对提高北仑压铸模具质量意义重大。

　　4) 管理技术

　　目前北仑绝大部分模具企业采用“包模制”。如有的企业在销售人员接到模具订单后，一律按照销售价的20%计算工时，将一副模具的全部工时承包给当家师傅，当家师傅带领2~4人，负责模具的设计、零件加工工艺、模具装配和试模，材料采购由经营者本人负责，销售人员只管接单。部分上规模且具有一定生产量的模具企业在管理上也进行了改革的尝试，在生产过程中，工序流转过程中设置台帐，工艺流程通过检验后进行记录，从而对模具零件加工的进程进行跟踪与生产调度。这一管理模式在模具生产中起到了一定的作用，并在模具行业中延续应用。

　　目前对于小批量、多品种、单件生产的模具企业，信息化管理还存在种种困难，应用面还不广。一方面是很多模具企业未认识到信息化管理技术在模具行业中所能发挥的作用;另一方面模具管理软件涉及到各模具企业的生产习惯、管理模式、管理过程设置是否齐全、基础工作是否健全、是否有各方面的统计数据资料、还要看企业对模具发展规模的需求。

　　北仑骨干模具企业已经意识到提高管理水平的重要性。骨干企业领导都表示北仑同日本等先进模具企业相比，技术方面差距不大，差在管理水平上。部分企业已经购买了模具生产管理软件，但实施的深度、应用的水平还有待提高。

　　5) 标准化技术

　　为了降低模具成本和缩短模具制造周期，模具标准化是必然的发展方向。由于冲压模具、塑料模具量大、发展得早，模具标准化程度较高，达到35～40%，一些专业化模具厂达到50%以上，压铸模的标准化程度比冲压模具、塑料模具低。

　　北仑以压铸模具和塑胶模具为主，塑料模具标准化程度高于压铸模具，达到40%左右，塑料模具标准化程度最高的企业为专业生产制笔模具的贝发模具部，达到80～85%。在压铸模标准化方面，主要是中小型压铸模的标准模架和标准部件(包括：模板、推杆、导柱、导套、浇口套等)，大型压铸模的标准化甚微。北仑规模以上压铸模生产企业标准化的程度较高，达到30%，个体小厂标准化率更低。压铸模国家标准新的修订版于2004年3月颁布实施，有GB/T6478.1~4678.19-2003《压铸模零件》;GB/T4679-2003《压铸模零件技术条件》;GB/T8844-2003《压铸模技术条件》;GB/T8847-2003《压铸模术语》。新颁布的修订标准是在原有标准上参照或采纳国际先进模具技术标准，采纳或等效采纳国际通用标准，目的在于提高我国压铸模生产技术水平和产品质量，缩短与国际先进水平的差距，有利于国际间科技和商业交流，增强市场竞争力。但标准还过于简单，执行、推广力度不够。

　　北仑压铸模具技术在国内领先且积聚度高、配套比较全面，建立区域的压铸行业标准，如进一步成为国家标准，将对北仑的压铸模具整体提升有重大意义。