回顾宁波北仑压铸模具的早期技术状态

中国汽车工业的迅速发展促进了压铸行业的发展。宁波北仑享有“中国压铸模具之乡”的美誉,产品除供应国内大众、一汽、长安、奇瑞、吉利、长城、春兰、美的等企业外,还为奔驰、大众、奥迪、西门子、福特、通用、马自达等世界知名企业供应模具,压铸模具的设计制造水平、生产能力和制造企业密集程度均处于国内领先地位。

2007年,北仑模具产值已达到28亿元,出口3亿元,压铸件销售额为26亿元,出口4.2亿元。

1、北仑压铸模具在全国的地位

北仑模具工业从20世纪60年代开始起步,20世纪90年代发展迅速,以压铸模具为主,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7家市级高新技术企业、2家模具行业省级企业工程技术中心。模具产值在1000万元以上的压铸模具企业有34家。

1.1　骨干压铸模具企业

自2006年1月1日至2008年12月31日,国家对230家重点模具企业生产销售的模具产品实行先按规定征收增值税,后按实际缴纳增值税额退还50%的办法,退还的税款专项用于企业的技术改造、环境保护、节能降耗和模具产品的研究开发。在浙江省的70家中,宁波占50家,北仑有15家(14家以压铸模具为主)。

1.2　北仑压铸产业链

由于模具设计制造过程中与上游模具材料供应、热处理、锻件供应、模具标准件以及下游模具加工的零件/产品(塑料件、压铸件等)关联密切,众多的模具企业是模具与产品兼有,因此将模具产业链划分为“上游配套企业”、“模具设计制造企业”、“下游延伸企业”3部分。

1.2.1 上游配套企业

与模具设计制造相关的模具材料供应、热处理、锻件供应及其他配套企业,数量为150多家,从业人员5 000多人。

1.2.2 模具设计制造企业　

直接从事模具以及模具零件加工的企业北仑共有模具企业1 372家,从业人员1.6万余人。

(1)模具企业按照地域分布统计

北仑模具企业地域分布大约70%集中在大碶,其次是霞浦占11.37%。“地域集中”是北仑模具企业的一个特点。

(2)按照企业登记注册的性质分类

北仑模具企业按照企业类型统计，372家模具企业中,内资企业占96%。“民营企业唱主角”是北仑模具企业的又一个特点。

(3)按照模具类型分类

北仑模具类型以压铸模具和塑胶模具为主,有的企业两者兼有,压铸模占75%~80%,塑胶模具占15%~20%,其他模具占5%~8%。

1.2.3　下游延伸企业

与模具类型相适应,下游延伸企业主要以压铸件、塑料件、橡胶零件、冲压件为主。在北仑以压铸件生产zui为集中的北仑大碶为例,其压铸件制造业是从模具制造业的基础上发展起来的,大碶共有压铸件生产企业60多家,各类压铸机400多台,规格从1 250 kN到25 000 kN。北仑下游延伸企业有150多家。

1.3　北仑压铸模具产值占全国的份量

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%,其他各类模具约占10%;随着摩托车、汽车及家电工业迅速发展,压铸行业发展迅猛,压铸模具产值产量增,2003年的统计显示,压铸模具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;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%。

全国压铸模具总产值的1/4来源于北仑压铸模具企业,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

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。在企业技术人员方面,有高级工程师500余名,部分企业还引进德国、日本、韩国的外籍专家指导模具设计和生产。同时,北仑的热处理、模锻加工等配套行业也得到了一定的发展。

2.1　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,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。

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得到推广,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。一些企业已经意识到专用CAD软件的重要性,根据自身产品特点和设计规范,制定了二次开发的计划。当时实力较强的主要压铸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,已有10多家压铸模具企业购入了压铸CAE软件,如华铸CAE Inte-CAST(中国)、ADSTEFAN(日本)、Magma(德国)、JS-CAST(日本)、AnyCasting(韩国)等。

2.2　制造技术

当时,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、德国、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),300万元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被引入到模具加工领域。

2.3　模具材料及热处理技术

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。继江西科学院在北仑大碶开办宁波分院热处理中心,2003年瑞典一胜百公司也落户北仑,专业提供模具材料和热处理服务。由此北仑大碶压铸产业的加工配套企业和制造业相结合,形成了较完善的社会化协作体系,其中配套企业为压铸产业所提供的机械设备、热处理、锻件加工、测特种铸造及有色合金等能就地完成,节约了企业成本,提高了生产效率。

当时,北仑模具企业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、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钢为例,抚顺特钢模块产量的80%~90%在北仑市场销售,大冶钢厂的材料也占有一定份量。

国外材料价格是国产材料的2~4倍,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钢。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。

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纠纷时有发生。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。以压铸模具常用的国产H13钢为例,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。

2.4　管理技术

当时除少数企业采用流程,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,销售人员只负责接单。部分上规模且具有一定生产量的模具企业在生产过程中,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。

当时对于小批量、多品种、单件生产的模具企业,信息化管理还存在种种困难,应用面还较窄。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等。北仑骨干模具企业已经意识到提高管理水平的重要性。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。

2.5　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%,一些专业模具厂达到50%以上,而压铸模具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料模具为主,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zui高的企业为专业生产制笔模具的贝发模具部,达到80%~85%。在压铸模具标准化方面,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),大型压铸模具的标准化甚微。北仑规模以上压铸模具生产企业标准化的程度较高,但也只达到30%,个体小厂标准化率更低。北仑压铸模具技术在国内领先且集聚度高、配套比较全面,建立区域的压铸行业标准,进而成为国家标准,将对北仑的压铸模具整体提升有重大意义。

3　小结

压铸生产,一方面由于有色金属资源的可循环性和少无切削工艺的先进性,与其他铸造工艺相比,对环境影响较小,符合循环经济和清洁生产的要求;

另一方面,世界的压铸中心向中国转移,产品轻量化、节能化、绿色化的发展趋势将大大促进压铸模具、压铸工艺和设备的发展。随着模具技术服务中心的成立,为北仑区模具企业提供信息咨询、模具设计、技术研发、公共检测、模具加工协作、模具标准化制订、企业管理与技术培训等服务,北仑压铸业必将进入新的持续稳健发展阶段。

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