我国铸造模具的现状与发展

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一、国内外铸造模具企业比较

国外发达国家的模具厂，大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，技术水平高，生产效率极高。
国外模具企业一般不超过100人，多数在50人以下。在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过30%，管理人员在5%以下。年人均产值超过100万元人民币，最高能达到200多万元人民币。
国内模具企业中，一些私营、合资企业人员结构和国外差不多，但一些国企的人员结构还不尽合理，在年人均产值上差距还很大，多数在10-20万元人民币，少数能达到40万元人民币。
国外模具企业，CAD/CAE/CAM技术的应用比较广泛，逆向工程、快速原型制造铸造模具使用也比较多。在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的5-10倍，制造周期是2-3倍（一般把模具的调试时间也算在制造周期之内），在这两方面，应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的。


二、铸造模具的设计与制作技术

中国虽然是铸造大国，但远非铸造强国，中国铸造工艺水平、铸件质量、技术经济指标等较之先进国家还有很大差距。铸造工艺方法以砂型铸造为主，其中，手工、半机械化造型仍占很大比例，但近年来中国压铸工业发展迅速，每年保持7%-10%的增长速度。
20世纪90年代以来，铸造模具业在设计和制造方面的主要变化有：
（1）模具企业的生产技术水平提高，高新技术在模具的设计和制造中的应用，已成为快速制造优质模具的有力保证。
CAD/CAM/CAE的应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性，CAD/CAM/CAE已成为模具企业普遍应用的技术。CAD/CAM一体化技术已在铸造模具业中广泛使用，目前，二维设计使用的软件主要是AutoCAD，三维设计使用的软件比较多，主要有Pro/E、UG、Cimatron等。
目前，一汽铸造模具厂的3D设计已达到95%以上。在三维设计后，使用三维虚拟装配检测技术对装配干涉进行检查，保证了模具设计质量，确保了设计和工艺的合理性。三维数据经过CAM软件编辑，NC代码直接传输到数控设备上进行模具加工。
（2）铣削加工是型腔模具加工的重要手段。
高速加工（HSM）是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的5-10倍），及可加工硬材料（可达60HRC）等诸多优点，因而在模具加工中日益受到重视。研究表明，对于一般复杂程度的模具，HSM加工时间可减少30%以上。
目前，模具企业为了缩短制模周期、提高巿场竞争力，采用高速切削加工技术越来越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如：汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模具等曲面加工，其曲面加工精度可达0.01mm。
在生产中采用数控高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光时间。
（3）电火花加工在铸造模具制造中是不可缺少的工艺方法。电火花加工对于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。
（4）精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在，精密模具的精度已达2-3μm，铸造模具的精度要求也达到10-20μm。
（5）快速原型制造铸造模具已进入实用阶段，LOM、SLS等方法应用的可靠性和技术指标已经达到国外同类产品水平。
（6）模具毛坯快速制造技术。主要有干砂实型铸造、负压实型铸造、树脂砂实型铸造等技术。
（7）用户要求模具交付期越来越短、模具价格越来越低。
为了保证按期交货，有效地管理和控制成本已成为模具企业生存和发展的主要因素。采用先进的管理信息系统，实现集成化管理，对于模具企业，特别是规模较大的模具企业，已是一项极待解决的任务。

三、铸造模具用材料

铸造模具用材料可分别选用木材、可加工塑料、铝合金、铸铁、钢材等。
木模目前仍广泛应用于手工造型或单件小批量生产中，但随着环境保护要求和木材加工性能差的限制，取而代之的将是实型铸造。
实型铸造以泡沫塑料板材为材料，裁减粘贴成模样，然后浇注而成铸件，该方法较之用木模，周期短、费用低。塑料模的应用呈上升趋势，尤其是可加工塑料的应用日益广泛。
铝合金模，由于重量轻，尺寸精度较高，因此，应用较广泛。但近来应用有减少趋势，部分已被塑料模和铸铁模所取代。
铸铁模是大批量铸造生产的首选，并被大量使用。它具有强度高、硬度高、加工性好、成本低、使用寿命长等优点。
近几年来，由于铸造水平的提高，已有越来越多的模样、模底板、型板框等采用强度和耐磨性更高的球铁或高强度合金灰铸铁制作，而耐热疲劳性能更好的蠕墨铸铁也被用于制作热芯盒材料。
钢材，以往在砂型铸造模具上主要用于制作标准件及结构件，较少用于制作铸造模具本体，因为碳钢使用寿命并不高于球铁或低合金灰铸铁，而合金钢又十分昂贵。
随着模具加工技术的提高，及对铸模尺寸稳定性要求的提高，一些模具钢、铬钼合金钢，如H13钢，也开始用于制作热芯盒和铸模本体。
在压铸模具中，衬模材料早期主要采用3Cr2W8V，近年来较多地采用H13、瑞典的8407、DIVER等热作模具钢。压铸模具其他部分材料有碳钢、工具钢，也有一些铸铁。
模具型腔材料的重大改进，新的钢种也会有所进展。压铸模具由于其工作状态的苛刻性，对于材料有较高的要求，世界上发达国家都采用优质H13钢，国外模具钢厂直接以优质H13钢模块供应用户，不但方便用户，缩短用户的模块备料周期，更重要的是能确保模块的质量。由于国产H13模块材质得不到保证，影响了模具企业的生产，进口的H13钢价格远远高于国产钢材，为了降低模具制造成本，极待开发国产优质压铸模具用钢。


四、中国铸造模具的发展前景

从长期发展来看，中国经济保持持续增长，今后铸造模具总体需求还会增长。中国模具近年来以平均17%的速度增长，高于中国GDP的平均增值一倍多。铸造模具也可以保持同步的发展，因此，铸造模具还有很大的发展空间。