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铸造模具厂家分析中国铸造模具的现状与发展

2019-10-31

一.国内外铸造模具厂家企业比较

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,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造技术

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选择,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。


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