本文在對(duì)國內(nèi)外鑄造模具企業(yè)進(jìn)行對(duì)比后，著重研討了鑄造模具的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和鑄造模具用材。文章最后部分展望了發(fā)展前景，指出中國鑄造模具的發(fā)展空間還相當(dāng)大，將有更多的模具企業(yè)走上專而精的道路。

　　 “十五”期間中國鑄造巿場(chǎng)呈現(xiàn)良好趨勢(shì)，2005年全國鑄件總量達(dá)到1800萬噸左右，球墨鑄件在總產(chǎn)量中的比重提高到20%-25%，即320萬- 400萬噸；隨著轎車產(chǎn)量的增加，有色鑄造件產(chǎn)量接近200萬噸；今后國際巿場(chǎng)需求也將保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全球?qū)χ袊T件的年需求量約為4000萬噸左右，其中球墨鑄鐵和有色合金鑄件需求量增長(zhǎng)迅速，鑄造模具產(chǎn)值將超過百億元人民幣。

　　 一、國內(nèi)外鑄造模具企業(yè)比較

　　 全國鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)，大體可以分成以下幾類：第一類為鑄造模具專業(yè)廠(包括合資和獨(dú)資企業(yè))，這些企業(yè)設(shè)備先進(jìn)，技術(shù)優(yōu)良，是鑄造模具行業(yè)的主力；第二類是鑄造專業(yè)廠的模具車間；第三類是近年來發(fā)展迅速的私營(yíng)和民營(yíng)模具廠，這類企業(yè)規(guī)模不大，數(shù)量眾多，各有分工，協(xié)同作戰(zhàn)，分布在江浙、廣東一帶，其中有些廠已經(jīng)具備了一定的實(shí)力；第四類是兼做鑄造模具的其他一些模具廠。總之，鑄造模具生產(chǎn)企業(yè)呈多元化，并向高水平發(fā)展，這也是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的必然趨勢(shì)。

　　 國外發(fā)達(dá)國家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，技術(shù)水平高，生產(chǎn)效率極高。

　　 國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營(yíng)銷人員超過30%，管理人員在5%以下。年人均產(chǎn)值超過100萬元人民幣，最高能達(dá)到200多萬元人民幣。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營(yíng)、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多，但一些國企的人員結(jié)構(gòu)還不盡合理，在年人均產(chǎn)值上差距還很大，多數(shù)在10~20萬元人民幣，少數(shù)能達(dá)到40萬元人民幣。

　　 國外模具企業(yè)對(duì)人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì)；操作人員具備多種操作技能；營(yíng)銷人員對(duì)模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì)，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。

　　 國外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大，有些已經(jīng)達(dá)到國外水平，但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大。不過在模具材料方面，隨著國外技術(shù)的引進(jìn)和中國自身研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。

　　 在模具的價(jià)格和制造周期上，國外模具價(jià)格一般是國內(nèi)模具的5～10倍，制造周期是2～3倍(一般把模具的調(diào)試時(shí)間也算在制造周期之內(nèi))，在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。

　　 二、鑄造模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

　　 中國雖然是鑄造大國，但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國，中國鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之先進(jìn)國家還有很大差距。鑄造工藝方法以砂型鑄造為主，其中手工、半機(jī)械化造型仍占很大比例，但近年來中國壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速，每年保持7%～10%的增長(zhǎng)速度。中國的汽車工業(yè)也正在成長(zhǎng)過程中，為了減輕汽車重量，轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進(jìn)一步增長(zhǎng)，這就對(duì)壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求。中國鑄造工藝裝備同先進(jìn)國家相比還有一定差距。20世紀(jì)90年代以前，鑄造模具的設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)的很少，制造也主要以普通萬能設(shè)備為主。進(jìn)入90年代，巨大的巿場(chǎng)需求，特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展，極大地推進(jìn)了中國鑄造模具業(yè)的發(fā)展。同時(shí)隨著合資和獨(dú)資企業(yè)的介入，國外先進(jìn)的模具設(shè)備和制造技術(shù)的引進(jìn)，促使國產(chǎn)鑄造模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平逐步提高，一些企業(yè)已經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造大型精密模具的能力，如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設(shè)計(jì)制造的一套3400t壓鑄機(jī)用的壓鑄模具，總重達(dá)33.5t，是目前國產(chǎn)壓鑄模中最大的模具。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　 20世紀(jì)90年代以來，鑄造模具業(yè)在設(shè)計(jì)和制造方面的主要變化有：

　　 (1)模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高，高新技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。CAD/CAM一體化技術(shù)已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用，目前二維設(shè)計(jì)使用的軟件主要是AutoCAD，三維設(shè)計(jì)使用的軟件比較多，主要有Pro/E、UG、Cimatron等。

　　 目前一汽鑄造模具廠的3D設(shè)計(jì)已達(dá)到95%以上，在三維設(shè)計(jì)后使用三維虛擬裝配檢測(cè)技術(shù)對(duì)裝配干涉進(jìn)行檢查，保證了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保了設(shè)計(jì)和工藝的合理性。三維數(shù)據(jù)經(jīng)過CAM軟件編輯，NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上進(jìn)行模具加工。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量，大大提高了模具的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率。CAE技術(shù)也在逐步運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中，運(yùn)用CAE技術(shù)模擬金屬的充填過程、分析冷卻過程、預(yù)測(cè)成形過程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開發(fā)前期的凝固模擬，大大優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì)，縮短了試驗(yàn)時(shí)間。一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復(fù)雜模具，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設(shè)計(jì)中已經(jīng)開始應(yīng)用CAE技術(shù)對(duì)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，工藝成品率得到極大提高。

　　 (2)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工(High Speed Machining,簡(jiǎn)稱HSM)是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術(shù)，具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(可達(dá)60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在模具加工中日益受到重視。高速加工技術(shù)引入模具工業(yè)，提高了模具精度，大大縮短了模具制造時(shí)間。研究表明，對(duì)于一般復(fù)雜程度的模具，HSM加工時(shí)間可減少30%以上。

　　 目前，模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高巿場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，采用高速切削加工技術(shù)越來越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光時(shí)間。

　　 增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。

　　 (3)電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法。電火花加工對(duì)于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直線電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控電火花成型機(jī)床具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的電火花成型機(jī)具有的P-E3自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動(dòng)編程專家系統(tǒng)，在鑄造模具制造中有其不可替代的作用。

　　 (4)精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來越高。現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm，鑄造模具的精度要求也達(dá)到10～20μm。目前國內(nèi)廠家使用較多的檢測(cè)設(shè)備有意大利、美國、德國等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。如一汽鑄造有限公司鑄造模具設(shè)備廠擁有德國生產(chǎn)的1600mm×1200mm三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，具有數(shù)字化掃描功能，可以實(shí)現(xiàn)從測(cè)量實(shí)物到建立數(shù)學(xué)模型，輸出NC代碼，最終實(shí)現(xiàn)模具制造的全過程，成功地實(shí)現(xiàn)逆向工程技術(shù)在模具制造中的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國雷尼紹公司的高速掃描儀(CYCLON SERIES2)，該掃描儀可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。

　　 利用逆向工程制作模具，具有制作周期短、精度高、一致性好及價(jià)格低等許多優(yōu)點(diǎn)。

　　 (5)快速原型制造鑄造模具已進(jìn)入實(shí)用階段，LOM、SLS等方法應(yīng)用的可靠性和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。

　　 (6)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹脂砂實(shí)型鑄造等技術(shù)。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　 (7)用戶要求模具交付期越來越短、模具價(jià)格越來越低。為了保證按期交貨，有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素。采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集成化管理，對(duì)于模具企業(yè)，特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)，已是一項(xiàng)極待解決的任務(wù)。如一汽鑄造模具廠基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定，到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計(jì)、核算等，普遍使了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，廠內(nèi)各部門可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息。

　　 利用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然。

　　 三、鑄造模具用材料

　　 鑄造模具用材料可分別選用木材、可加工塑料、鋁合金、鑄鐵、鋼材等。

　　 木模目前仍廣泛應(yīng)用于手工造型或單件小批量生產(chǎn)中，但隨著環(huán)境保護(hù)要求和木材加工性能差的限制，取而代之的將是實(shí)型鑄造。實(shí)型鑄造以泡沫塑料板材為材料，裁減粘貼成模樣，然后澆注而成鑄件，該方法較之用木模，周期短、費(fèi)用低。

　　 塑料模的應(yīng)用呈上升趨勢(shì)，尤其是可加工塑料的應(yīng)用日益廣泛。

　　 鋁合金模由于重量輕尺寸精度較高，因此應(yīng)用較廣泛。但近來應(yīng)用有減少趨勢(shì)，部分已被塑料模和鑄鐵模所取代。